基于适配体折纸坍塌纳米指芯片的临床血清靶向分子快速SERS诊断技术

本研究针对临床血清中疾病标志物检测受复杂生物环境干扰的难题，开发了基于适配体折纸坍塌金纳米指芯片的表面增强拉曼散射(SERS)平台。通过将标志物特异性适配体锚定于金纳米指，利用液体蒸发诱导坍塌形成亚纳米间隙增强近场强度，实现了肝癌标志物AFP和心梗标志物cTnI的3分钟内精准定性与定量检测，为复杂生物样本的SERS医学诊断提供了新策略。

　　

在疾病诊断领域，表面增强拉曼散射(SERS)技术因其免标记、高灵敏的特性备受关注，尤其当检测血液中疾病标志物时，理论上可实现单分子水平的"指纹识别"。然而现实却充满挑战——临床血清中包含数千种干扰分子，直接检测会形成混合拉曼光谱，犹如在嘈杂的集市中辨认特定声音；而现有纳米结构要么难以选择性捕获标志物，要么需要繁琐的样本纯化步骤。这些瓶颈严重制约了SERS技术在医疗诊断中的实际应用。

针对这一困境，中国国家自然科学基金等项目支持的研究团队提出创新解决方案。他们巧妙结合金纳米指芯片的机械特性与适配体(aptamer)的分子识别能力：通过纳米压印光刻(NIL)制备的柔性金纳米指，在适配体修饰后会在液体蒸发时自发坍塌，形成亚纳米级适配体间隙。这种结构不仅产生高达10³倍的电磁场增强，更如同"分子捕手"般精准捕获血清中的目标标志物，有效排除其他分子干扰。研究以肝癌标志物α-胎蛋白(AFP)和急性心梗标志物心肌肌钙蛋白I(cTnI)为模型，在未处理血清中3分钟内即获得纯净的标志物拉曼光谱。定量方面，研究者创新性地以适配体拉曼峰为内参，通过标志物/适配体信号比实现高精度定量，解决了传统SERS信号波动大的难题。

关键技术包括：(1)纳米压印光刻制备柔性金纳米指阵列；(2)硫醇化学将适配体锚定于金表面；(3)蒸发诱导纳米指坍塌形成亚纳米间隙；(4)以适配体拉曼峰为内参的比值定量法。所有实验均使用临床来源的血清样本。

【材料与方法】部分显示，金纳米指芯片通过多步纳米压印工艺实现，适配体通过硫醇(-SH)末端自组装固定在金表面。【结果与讨论】证实，该平台对AFP和cTnI的检测限达单分子水平，临床血清检测仅需3分钟，且定量误差显著低于传统方法。【结论】强调，这种"适配体折纸"策略突破了复杂生物样本中SERS检测的选择性与准确性瓶颈，为POCT(床旁检测)提供了新可能。

这项发表于《Biosensors and Bioelectronics》的研究具有双重突破意义：技术上，首次将机械坍塌效应与分子识别结合，创造出兼具高选择性和超灵敏度的SERS平台；临床上，直接血清检测能力使其真正具备转化医学价值。研究者特别指出，该平台可扩展至其他疾病标志物检测，只需更换相应适配体即可。正如文中所言，这项研究"显著推动了SERS在医学分子诊断中的实际应用"。