DNA调制的复合纳米结构作为生物传感探针用于高效同步多元表面增强拉曼分析

Surface-enhanced Raman scattering (SERS) has recently been used to design novel nanoprobes which hold great promise for the fields of biosensing and nanomedicine. More recent advances have shed new light on the synthesis of uniform nanostructures with interior nanogaps for stable SERS enhancement. However, producing interior nanogap-based SERS nanoprobes directly and controllably with strong and stable multiplex SERS signals as well as developing a multiplex analytical platform to recognize different types of bioactive molecules still remain highly challenging. To address this challenge, we are planning to develop a novel approach for the direct synthesis of nanogap-based universal SERS nanostructures by mediating DNA around nanoparticles. The universal nanostructures will then functionalized by different types of biological probes and used as SERS nanoprobes to recognize various bioactive molecules for in vitro molecular diagnostics and biosensing in cells. The nanostructures will show great promise for bioanalysis and bioimaging.

癌症相关的各种生物标志物的同步多元分析对于诊治至关重要。然而，要在传统材料中获得多种互不干扰的信号分子以制备可在同一体系中使用的生物探针却非常困难。基于纳米材料的拉曼指纹分析因其高度专一性使得高灵敏同步多元分析成为可能。最高效的拉曼指纹分析是通过构建纳米间隙实现高灵敏表面增强拉曼探测（SERS），目前的研究难点是缺乏制备具有高度均一纳米间隙（特别是开放纳米间隙）复合结构的方案。本项目拟开展基于DNA调控的具有开放纳米间隙的表面增强拉曼散射复合纳米结构的合成及其应用研究。通过改变所修饰DNA的组成及结构影响复合纳米结构合成的反应动力学，并最终形成开放的纳米间隙。然后，通过生物功能化使该复合纳米结构成为生物传感纳米探针，实现其对细胞内外生物活性分子的超灵敏同步多元拉曼分析。该项目的研究成果有望为体外和体内的疾病诊断提供有效的分析手段，为研究疾病的诊疗等提供有力的材料基础和技术依据。

各种重大疾病生物标志物的同步多元分析对于医疗诊断至关重要。然而，要在传统材料中获得多种互不干扰的信号分子以制备可在同一体系中使用的生物探针却非常困难。基于纳米材料的拉曼指纹分析因其高度专一性使得高灵敏同步多元分析成为可能。最高效的拉曼指纹分析是通过构建纳米间隙实现高灵敏表面增强拉曼探测（SERS），目前的研究难点是缺乏制备具有高度均一纳米间隙（特别是开放纳米间隙）复合结构的方案。. 本项目开展了基于DNA调制的具有开放纳米间隙的表面增强拉曼散射复合纳米结构的合成及其应用研究，通过改变所修饰DNA的组成、组装方式及结构，以影响复合纳米结构合成的反应动力学，构建出了具有开放纳米间隙的金-银纳米结构；然后，通过生物功能化使该复合纳米结构成为生物传感纳米探针，实现了对DNA和microRNA等重要疾病分子标志物的超灵敏同步多元拉曼分析；并研究了表面增强拉曼散射复合纳米结构的形成机制，发现了一些关键的影响因素。. 该项目的研究成果为疾病诊断提供了一种有效的分析方法和潜在价值的实用工具，为研究重大疾病的发生、发展和诊疗等生命科学问题提供了有力的材料和技术基础。