表面增强拉曼散射(SERS)技术在肿瘤成像与精准医疗中的创新应用及多模态整合策略

本文系统评述了表面增强拉曼散射(SERS)生物探针在肿瘤诊疗中的最新进展，重点解析了贵金属纳米结构、金属氧化物杂化材料和多功能复合探针的设计优化，实现了靶向肿瘤检测与术中实时成像。研究通过整合荧光/光声/MRI等多模态技术克服单一成像局限，在空间分辨率提升(<10-6 m)、多重生物标志物检测(>10种)和生物相容性优化方面取得突破，为精准肿瘤边界界定和微转移灶识别提供了新型分子影像工具。

　　

在医学影像领域，传统诊断技术如CT和MRI虽能定位病灶，却面临辐射损伤、分子信息缺失等瓶颈。而拉曼光谱虽具备分子指纹识别优势，其固有弱信号(仅1/10⁶
-10⁸
光子散射效率)严重制约临床应用。1970年代发现的表面增强拉曼散射(SERS)现象，通过贵金属纳米结构将信号增强10¹⁴
倍，为突破这一困境带来曙光。由Biqing Chen领衔的研究团队在《Methods》发表综述，系统阐述了SERS探针在肿瘤精准诊疗中的革命性应用。

研究采用三大关键技术：1) 贵金属纳米结构(金/银)的等离子体共振(SPR)优化，创建10¹⁴
倍增强的"热点"；2) 标记/无标记SERS探针设计，结合硅壳/聚合物保护层提升体内稳定性；3) 多模态整合策略，将SERS与荧光/NIR-II(近红外二区)/光声成像联用实现跨尺度组织表征。

【Potential applications of label-free SERS imaging in clinical settings】
通过无标记SERS直接捕获生物分子固有振动信号，在胃癌组织检测中实现94.7%诊断准确率，显著优于传统H&E染色(82.3%)，解决了病理诊断主观性强的问题。

【Potential applications of single-labeled SERS imaging in clinical settings】
单标记SERS探针在乳腺癌PD-L1检测中展现0.1pM灵敏度，较免疫组化(IHC)提升1000倍，且避免了荧光淬灭问题。

【SERS combined with other methods for accurate diagnosis】
SERS-MRI融合成像将脑胶质瘤边界界定精度提高至50μm，术中导航误差<1mm，证实多模态技术的协同优势。

【The combination of near-infrared and SERS for precise diagnosis of diseases】
NIR-II-SERS系统在1700nm波长下穿透深度达8cm，小鼠肝癌模型信噪比提升12倍，突破传统光学成像的组织穿透极限。

结论指出：SERS技术通过1) 分子指纹特异性识别、2) 10⁶
倍信号增强、3) 多参数同步检测能力，成为精准肿瘤学的关键工具。特别是在术中微小残留灶(<1mm³
)识别方面，其空间分辨率达细胞级(5-10μm)，较现有临床技术提升两个数量级。讨论部分强调，尽管在探针标准化生产方面仍存挑战，但建立统一评估框架后，SERS有望在5年内实现从实验室到临床的转化，重塑肿瘤精准诊疗范式。