酶促金属化增强SERS/电化学双信号检测碱性磷酸酶及其在疾病诊断中的应用

本研究创新性地开发了基于酶诱导银金属化的表面增强拉曼散射(SERS)/电化学双信号检测平台，通过还原氧化石墨烯(rGO)-金纳米粒子(Au NPs)-4-巯基苯甲酸(4-MBA)修饰电极，利用碱性磷酸酶(ALP)催化产生的抗坏血酸(AA)还原Ag+形成具有大量"热点"的雪花状Au@Ag核壳结构，实现了5.0×10?5-0.2 U/L超宽线性范围的ALP检测，其中SERS检测限低至2.2×10?6 U/L。该技术通过信号互校准显著提升了检测可靠性，在血清检测中展现出重要应用价值。

　　

Highlight

本研究开发了一种基于酶诱导金属化的高灵敏度检测策略，通过表面增强拉曼散射(SERS)和电化学信号双重放大实现碱性磷酸酶(ALP)检测。该技术采用还原氧化石墨烯(rGO)、金纳米粒子(Au NPs)和4-巯基苯甲酸(4-MBA)修饰的多功能电极，当ALP催化抗坏血酸-2-磷酸(AA-2P)水解生成抗坏血酸(AA)后，AA将Ag⁺还原为Ag⁰并在Au NPs表面沉积，形成具有大量"热点"的核壳雪花状纳米结构。这种Au@Ag纳米雪花不仅能产生强烈的AgCl/Ag电化学信号，还显著增强了4-MBA的SERS信号。

Characterizing of GCE/rGO/Au NPs/4-MBA

为构建SERS/电化学双信号生物传感器，依次在玻碳电极(GCE)上修饰rGO、Au NPs和4-MBA(图1A)。扫描电镜(SEM)和循环伏安法表征显示：未修饰的GCE表面光滑平整(图1B)，而rGO修饰后的电极表面呈现明显褶皱(图1C)。当rGO修饰到GCE表面时，氧化还原峰电流显著增加，证实了rGO优异的电子传导性能。后续Au NPs的成功负载通过能谱分析得到验证，4-MBA分子的特征SERS峰证实了探针分子的有效固定。

Conclusion

综上所述，我们报道了一种用于ALP高灵敏度检测的SERS/电化学双信号分析方法。该方法利用ALP催化产物还原Ag⁺并在工作电极表面沉积，形成的Au@Ag核壳雪花状纳米结构产生大量SERS"热点"，同时通过AgCl/Ag氧化还原反应产生强电化学信号。该技术具有4.9×10^?5 U/L(电化学)和2.2×10^?6 U/L(SERS)的超低检测限，通过双信号互校准显著提高了检测可靠性，在复杂生物样本如人血清的ALP检测中展现出优异性能。