近日,分析化学领域权威期刊Analytical Chemistry在线发表了我组关于等离子体增强拉曼光谱联用技术用于生物分析的综述文章。论文题为“Plasmon Enhanced Raman Spectroscopy (PERS) Plus X Hyphenated Techniques for Bioanalysis: A Review”。武汉纺织大学为第一署名单位,硕士研究生夏宇康为论文第一作者,朱伟副教授和沈爱国教授为论文共同通讯作者。
等离子体增强拉曼光谱(PERS)技术,涵盖表面增强拉曼光谱(SERS)、针尖增强拉曼光谱(TERS)和壳层隔离纳米粒子增强拉曼光谱(SHINERS),因其超高的灵敏度和独特的分子指纹能力,在生物分析领域展现出巨大潜力。然而,该技术在实际应用中仍面临信号 reproducibility差、检测速度慢、穿透深度有限等诸多挑战。为突破这些瓶颈,将PERS与其他技术联用成为重要的发展方向。

在这篇综述中,团队系统总结了“PERS+X”联用策略的最新进展。文章首先阐述了PERS与分离技术(如色谱、分子印迹)的整合,通过富集目标分析物、去除干扰物,有效提升了检测的准确性和可靠性。其次,探讨了PERS与质谱、红外光谱、电化学等其他检测技术的联用,通过多维数据互补与交叉验证,拓宽了可检测范围并提高了检测精度。文章还重点分析了PERS与荧光成像、磁共振成像、光声成像等成像技术的结合,通过设计多功能探针,实现了从细胞、组织到活体的多尺度、高分辨、深穿透成像。最后,综述了PERS与微流控、微阵列等微芯片技术的集成,极大地简化了样品处理流程,加速了检测过程,推动了PERS技术在即时检测中的应用。
文章进一步通过丰富的实例,展示了“PERS+X”技术在疾病标志物检测(如循环肿瘤蛋白、microRNA)、生物成像、环境污染物检测以及病原体快速鉴定等关键生物分析领域的强大能力,彰显了其在复杂生物样本分析中的独特优势。
针对该领域的未来发展,文章提出了四个关键方向:人工智能驱动的PERS+X,利用深度学习优化光谱分析,推动早期诊断;检测系统的微型化与便携化,发展便携式设备拓展即时检测应用;多组学数据整合与高通量筛选,实现单细胞和亚细胞水平的精准分析;以及实时在线分析,满足术中反馈、环境监控等需求。
该综述全面描绘了“PERS+X”联用技术作为新兴生物分析平台的全景图,指出其通过多技术融合,有效克服了单一PERS技术的局限性,在精准医学、即时检测、环境监测等领域展现出广阔的临床应用前景。(DOI: 10.1021/acs.analchem.5c07408)