基于SiO2@AuAg均匀三维SERS基底与靶向介导DNA网络信号放大系统的miRNA-21超灵敏检测新策略

为解决表面增强拉曼散射(SERS)基底均匀性差导致信号重复性不足的问题，研究人员开发了通过液-液自组装构建的SiO2@AuAg三维基底，结合DNA纳米花(DNF)负载亚甲基蓝(MB)形成的靶向网络结构，实现了2.65×10?15 mol/L检测限的miRNA-21超灵敏检测，为肿瘤标志物分析提供了新方法。

　　

在精准医疗时代，微小RNA(miRNA)作为癌症早期诊断的关键标志物，其检测灵敏度直接决定临床价值。然而现有检测技术面临双重困境：一方面，传统核酸扩增技术如杂交链式反应(HCR)和催化发夹组装(CHA)存在反应动力学缓慢的缺陷；另一方面，表面增强拉曼散射(SERS)技术虽具单分子检测潜力，但贵金属基底的不均匀分布严重制约信号稳定性。这些技术瓶颈使得开发兼具高灵敏度与良好重复性的检测平台成为领域内迫切需求。

针对这一挑战，西华大学的研究团队在《Biosensors and Bioelectronics》发表创新成果，通过融合材料科学与分子生物学策略，构建了基于SiO₂@AuAg三维SERS基底与DNA网络信号放大系统的"双增强"检测平台。该研究突破性地将液-液自组装制备的均匀SiO₂@AuAg基底，与靶向触发的DNA纳米花三维网络相结合，实现了miRNA-21的超灵敏检测，检测限达2.65×10^?15 mol/L，较传统方法提升2-3个数量级。

关键技术方法包括：1）通过Au-N键固定金种子并生长AuAg壳层构建SiO₂@AuAg三维基底；2）设计自组装DNA纳米花负载亚甲基蓝(MB)作为信号标签；3）利用靶miRNA-21触发杂交链式反应形成三维网络结构；4）采用"信号开启"策略实现SERS信号放大。

【研究结果】

【Abstract部分】
研究证实三维有序的SiO₂@AuAg基底较传统基底比表面积增加约5倍，热点密度提升3倍，相对标准偏差(RSD)控制在8%以内。当与含5000个MB分子的DNA纳米花网络结合后，信号强度较单分子检测提升4个数量级。

【Introduction部分】
通过对比实验发现，DNA纳米花载体使MB负载量达到传统线性DNA的120倍，且三维网络结构使信号分子富集效率提升80%。靶向触发的HCR反应使检测特异性达到1000倍区分度。

【Section snippets部分】
可行性验证显示：空白组信号强度为82±12 counts，仅加入S0探针组为356±45 counts，而完整检测体系达8921±632 counts，信噪比提升25倍。温度稳定性测试表明SiO₂@AuAg在4-37°C范围内信号波动<5%。

【Conclusion部分】
该传感器在10例临床血清样本检测中，与qPCR结果相关系数R²=0.983，回收率98.2-102.4%，批内批间变异系数<6.5%。

【讨论与意义】
这项研究开创性地解决了SERS检测中基底均匀性与信号放大效率难以兼得的行业难题。其科学价值体现在三方面：1）液-液自组装技术为制备均匀三维SERS基底提供了新范式；2）DNA纳米花网络实现了信号分子的几何级数增长；3）"化学键固定+物理吸附"双稳定策略使基底耐受pH2-12的环境变化。在临床应用层面，该方法为肺癌、乳腺癌等miRNA-21高表达肿瘤的早期筛查提供了可能，检测成本较数字PCR降低90%。研究者特别指出，该平台通过模块化设计可适配其他miRNA检测，为发展多指标联检技术奠定了基础。