《Micro and Nano Engineering》：Gold nanostructures: A way for their assembling on flexible devices
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本研究报道了一种在聚二甲基硅氧烷（PDMS）基底上制备金纳米粒子岛结构的新方法，成功开发出具有表面增强拉曼散射（SERS）效应的柔性等离子体器件。该器件能够直接贴合生物组织，实现对炎症标志物IL-8的高灵敏度检测（最低检测浓度达1 ng/mL），为柔性电子设备和即时诊断技术提供了新平台。
在生物医学检测领域，表面增强拉曼散射（SERS）技术因其高灵敏度而备受关注。传统SERS基底多采用刚性材料（如硅片），虽然检测性能优异，但难以与柔软的生物组织直接贴合，限制了其在实时监测中的应用。如何开发兼具优异SERS性能和柔韧性的传感平台，成为当前研究的重要挑战。
近日发表于《Micro and Nano Engineering》的研究论文《Gold nanostructures: A way for their assembling on flexible devices》提出了一种创新解决方案。意大利研究人员通过将金纳米粒子组装在聚二甲基硅氧烷（PDMS）柔性基底上，成功制备出可弯曲的SERS传感器。这种柔性器件不仅保持了传统SERS基底的检测灵敏度，还能适应不规则生物表面，为直接原位检测提供了可能。
研究团队采用光学光刻与化学沉积相结合的技术路线，在PDMS圆片上构建了直径10微米的金纳米粒子岛阵列。具体工艺包括：首先通过旋涂光刻胶（S1813）和紫外光刻在PDMS表面形成微孔图案；随后采用两种不同的化学沉积方法（ glycine还原法和无电沉积法）进行金纳米粒子的成核与生长；最后通过剥离工艺去除光刻胶，获得规整的金纳米结构。
在材料表征方面，扫描电子显微镜（SEM）图像显示金纳米粒子形成了致密的簇状结构，粒径分布在50-200纳米范围。能量色散X射线光谱（EDX）分析证实了金元素的成功沉积，其中 glycine辅助成核的样品显示出更低的硅信号（28.2%），表明金纳米粒子覆盖更完整。力学测试表明PDMS基底的杨氏模量为1.58 MPa，弯曲刚度极低，确保证件具有良好的柔韧性。
SERS性能评估以炎症因子白细胞介素-8（IL-8）为检测对象。结果表明，两种制备方法都能有效增强拉曼信号，在1339 cm-1和1450 cm-1特征峰处呈现明显的浓度依赖性。无电沉积法制备的基底（PDMS-NuED）灵敏度更高，而 glycine还原法制备的基底（PDMS-NuGly）信号更稳定。空间映射分析进一步证实了金纳米粒子区域的特异性信号增强，通过K-means聚类成功区分了PDMS背景信号与IL-8特征信号。
特别值得关注的是，研究人员通过理论计算证明了器件的机械稳定性：即使基底发生弯曲变形（曲率半径1 cm），金纳米粒子簇内的最大形变仅为2.5纳米，不足簇尺寸的0.1%，表明宏观弯曲不会影响纳米尺度的SERS性能。这为器件在真实生物环境中的应用提供了理论依据。
该研究开发的柔性SERS平台突破了传统刚性基底的局限，为生物标志物的实时监测提供了新技术路径。特别是在炎症相关疾病和肿瘤微环境研究领域，能够实现IL-8等关键因子的灵敏检测，具有重要的临床应用前景。未来通过表面功能化修饰，该平台还可扩展用于多种生物标志物的同步检测，推动柔性电子在精准医疗中的发展。
