表面增强拉曼散射(SERS)是一种快速、准确的检测工具，具有灵敏度高、半峰宽窄等特点。目前，已有广泛报道SERS适用于如血液、尿液、眼泪等生物体液相关的研究。然而，对体液样本进行SERS检测前需要进行如分离、色谱纯化等繁琐、耗时的预处理。并且，无标记SERS光谱往往过于复杂，难以有效分析。

眼泪中含有大量如蛋白质、电解质、代谢物等生物标志物。泪液分析目前已成为疾病诊断的有力补充或替代方法。与血检相比，眼泪作为生物标志物的的获取过程具有方便、无创、患者耐受性好等优势。为了获得较强的SERS信号，目标分子必须靠近金属表面。然而，眼泪中的各种蛋白质与目标物竞相结合基底，这种竞争吸附阻碍了分析物到达传统SERS基底的热点区域(单层AuNPs) (图1a)。这会导致背景噪声的产生，灵敏性和特异性的降低，在临床测试中可能产生假阴性。

为了减弱干扰物的影响，保持SERS基底表面的活性，天津理工大学王铁研究员、北京科技大学杨洲教授、北京大学第三医院冯云教授合作，通过使用二元纳米球阵列(定义为SiO₂@Au@AuNPs)来分析眼泪中的目标分子。其中，上层复合结构提供了高密度的SERS热点区域，下层SiO₂纳米球多孔膜通过尺寸选择效应实现生物分子的分离(图1b)。

为探究SiO₂@Au@AuNP基底在复杂生物流体中的分离传感表现，作者制备了一系列不同SiO₂粒径的SiO₂@Au@AuNP结构进行研究。发现通过多孔结构的传质与孔隙大小成正比。孔径越大，传递效率越高。并且，传质行为受到孔径的大小影响。随着SiO₂粒径的大小的变化，分离过程表现出三种不同的扩散方式，分别为截留、单行扩散、菲克扩散。最后，作者通过自组装、激光刻蚀和3D打印等技术开发了的一种泪液检测试剂盒，可同时实现泪液的采集和检测。以黄疸疾病为模型，结合泪液的拉曼光谱和统计分析方法（PC-LDA），在临床中成功辨别出了黄疸病人。因此，该平台有望为基于生物体液的早期疾病筛查提供机会。

这一成果近期发表在Angewandte Chemie International Edition上，文章第一作者是中国科学院化学研究所赵伟东博士（现为博士后）。

论文信息

A Separation-Sensing Platform Performing Accurate Diagnosis of Jaundice in Complex Biological Tear Fluids

Weidong Zhao, Jinming Li, Zhenjie Xue, Xuezhi Qiao, Ailin Li, Xiangyu Chen, Yun Feng,* Zhou Yang,* Tie Wang*

Angewandte Chemie International Edition

原文链接

https://doi.org/10.1002/anie.202205628