基于Q-BIC超表面与苯硼酸-金纳米探针的Let-7a特异性传感及DNA分型技术

本研究针对microRNA Let-7a的高灵敏度检测难题，创新性结合准连续域束缚态（Q-BIC）超表面与苯硼酸修饰金纳米探针（PBA-AuNPs），实现了7.4 GHz/nM的检测灵敏度，探针使灵敏度提升3倍以上。该技术不仅证实了对Let-7a的特异性识别能力，更为核酸分子检测提供了新型金属超表面平台，在癌症早期诊断领域具有重要应用价值。

　　

在生命科学领域，microRNA的精准检测一直是癌症早期诊断的关键技术瓶颈。传统检测方法面临灵敏度不足、特异性差等挑战，而太赫兹（THz）技术虽具有非标记优势，却受限于生物分子相互作用信号微弱的问题。针对这一难题，来自中国的研究团队在《Talanta》发表创新成果，通过融合超材料技术与纳米探针，开辟了核酸分子检测新路径。

研究团队主要采用三项核心技术：1）基于金属线阵列（MWAs）设计对称性破缺的Q-BIC超表面，利用金材料的生物相容性实现7.4 GHz/nM超高灵敏度；2）构建苯硼酸功能化金纳米探针（PBA-AuNPs），通过硼酸酯键特异性捕获Let-7a；3）建立浓度梯度实验体系，系统验证探针使检测灵敏度提升3倍的增强效应。

【Simulation of BIC metasurface】

通过打破金属线阵列的镜像对称性，成功实现Q-BIC模式激发。虽然硅基超材料具有更高Q值，但研究选择金基超表面，因其兼具纳米级加工精度和优异生物功能化能力，为后续核酸检测奠定基础。

【Experiment to detect Let-7a at different concentrations】

采用浓度梯度实验证实：未加探针时体系已实现7.4 GHz/nM灵敏度；引入PBA-AuNPs后，灵敏度显著提升3倍以上。通过对比实验验证了探针通过硼酸酯键特异性捕获Let-7a的机制。

【Conclusion】

该研究创新性地将Q-BIC超表面与PBA-AuNPs探针联用，不仅实现Let-7a的超灵敏检测，更证实了金属超表面在核酸传感中的独特优势。其重要意义在于：1）为microRNA检测提供新方法学；2）证实金基超材料在生物传感中的应用潜力；3）所建立的"超表面-纳米探针"协同增强策略可拓展至其他疾病标志物检测。

该成果由Weinan Shi等研究者完成，获得国家自然科学基金（62165006、61841503）等多项资助，展现了我国在太赫兹生物传感领域的创新能力。研究不仅解决了核酸检测灵敏度与特异性的关键问题，更为发展下一代无标记诊断技术提供了重要理论和技术支撑。