背景介绍
早期癌症和病原体诊断对于提高患者生存率至关重要，但传统的诊断方法存在灵敏度低、检测时间长、生物样本复杂等问题。表面增强拉曼散射（SERS）是一种非侵入式光谱技术，能够通过将目标分子吸附到具有高SERS活性的纳米材料表面来放大其拉曼散射信号。SERS具有灵敏度高、检测速度快、光漂白性质可忽略等优点，在癌症和病原体诊断中具有巨大潜力。
成果简介
鉴于该领域的快速发展，北京航空航天大学医学科学与工程学院李安然、宁波材料所林杰和北京理工大学陈涛等人介绍了SERS技术在癌症和病原体诊断中的最新进展。
（1）SERS活性纳米材料的设计和制备：介绍了近年来开发的具有高SERS活性的纳米材料，包括等离子体金属纳米材料、半导体纳米材料以及金属/半导体纳米复合材料，并分析了影响其SERS活性的因素，例如尺寸、形状、成分、结构等。
（2）SERS技术优势：强调了SERS技术在癌症和病原体诊断中的优势，例如直接快速检测生物标志物、提供丰富光谱信息等。
（3）SERS技术在癌症和病原体诊断中的应用：回顾了SERS技术在癌症和病原体检测研究中的最新突破，包括无标签SERS检测和有标签的SERS检测，以及人工智能技术为SERS应用带来的新机遇。此外，还讨论了基于微流控技术的SERS平台在癌症和病原体诊断中的应用。
最后，指出了SERS技术在癌症和病原体诊断应用中面临的挑战，例如如何进一步提高不同种类基底的SERS活性、提高SERS检测速度、降低成本等，并展望了SERS技术在癌症和病原体诊断中的未来发展方向。
图文导读
图1. 用于癌症和病原体诊断的SERS传感平台
图2. 单颗粒等离子体金属纳米材料SERS基底
图3. 等离子体金属纳米材料组装体SERS基底
图4. 半导体纳米材料SERS基底
图5. 金属/半导体纳米复合材料SERS基底
图6. 无标签SERS传感用于癌症和病原体诊断
图7. 有标签SERS传感用于癌症和病原体诊断
图8. 人工智能辅助SERS传感用于癌症和病原体诊断
作者简介
北京航空航天大学李安然课题组的研究工作主要集中在等离激元纳米材料的设计制备及生物医学应用，高性能SERS基底、SERS探针的设计制备及生物医学应用，以及SERS技术结合机器学习等方向，取得了多项科研成果，以第一或通讯作者发表论文26篇，包括Adv.Mater., Chem.Sci., Angew. Chem. Int. Ed., Nano Res., J. Phys. Chem. Lett., ACS Appl. Mater. Interfaces, iScience, Nanoscale, J. Phys. Chem. C等，先后承担了国家自然科学基金青年项目等4项科研项目。
林杰博士，中国科学院宁波材料技术与工程研究所 研究员，博士生导师，长期从事微纳米材料表面增强拉曼光谱（SERS）纳米生物传感器的基础和应用研究。近年来以第一/通讯作者于Adv. Mater., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Anal. Chem.等期刊发表论文 45篇（封面论文 8 篇），共发表SCI收录论文 73篇，SCI 引用2300余次，H因子23，申请发明专利27项（PCT 3 项），获授权8项。作为项目负责人主持国家自然科学基金（面上、青年）、国家科技创新2030重大项目子课题、企业/三甲医院横向技术服务等项目14项。
文章信息
Wu J, Zhang B, Xu L, et al. Surface-enhanced Raman scattering on nanomaterials for cancer and pathogens diagnosis. Nano Research, 2024, https://doi.org/10.26599/NR.2025.94907096.
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