基于等离子体介孔金SERS生物传感器的卵巢癌源性细胞外囊泡检测技术

这篇研究报道了一种纳米工程介孔金（mAu）表面增强拉曼光谱（SERS）平台，通过检测胎盘碱性磷酸酶（PLAP）阳性细胞外囊泡（EVs），实现了卵巢癌（OC）的超灵敏诊断（灵敏度90%，特异性85%）。该技术利用mAu的高表面粗糙度和局域等离子体热点，将检测限降至100 EVs mL?1，显著优于传统CA-125标志物，为卵巢癌无创早诊提供了新策略。

　　

摘要

研究团队开发了一种基于等离子体介孔金（mAu）的表面增强拉曼光谱（SERS）生物传感器，用于检测卵巢癌（OC）患者体液中的胎盘碱性磷酸酶（PLAP）阳性细胞外囊泡（EVs）。EVs作为携带蛋白质、核酸等生物活性分子的脂质双层颗粒，能反映源细胞的生理状态。通过mAu的高表面粗糙度和孔隙结构产生的局域等离子体热点，该平台实现了100 EVs mL^?1的超低检测限，临床验证中区分OC与良性/健康对照的灵敏度达90%，特异性达85%，性能显著优于传统CA-125检测。

1 引言

卵巢癌是全球女性第八大常见恶性肿瘤，早期诊断困难导致患者预后较差。EVs作为肿瘤细胞间通讯的关键媒介，其携带的PLAP在OC中特异性高表达。现有EV检测技术如荧光微流控和电化学法存在设备复杂、灵敏度不足等问题。SERS技术凭借其信号放大能力成为理想替代方案，而mAu因其介孔结构可形成密集电磁场热点，大幅提升检测灵敏度。

2 结果与讨论

2.1 mAu颗粒的合成与表征

采用软模板法合成直径约200 nm的mAu颗粒，扫描电镜（SEM）显示其具有20 nm均匀介孔结构。与非多孔金相比，mAu的X射线衍射（XRD）峰宽化表明其结晶度降低，但高分辨透射电镜（HRTEM）显示两者晶面间距均为0.23 nm（对应面心立方金的（111）晶面）。

2.2 等离子体行为

mAu的粗糙表面通过局域表面等离子体共振（LSPR）产生电磁场增强效应，使4-巯基苯甲酸（4-MBA）拉曼信号强度提升2倍。孔隙结构通过对称性破缺形成杂化等离子体模式，进一步增加"热点"密度。

2.3 检测原理

基于U-CAN生物库数据分析，PLAP在OC中的表达显著高于其他12种癌症类型。检测采用"三明治"结构：链霉亲和素磁珠捕获PLAP^+ve EVs，CD9抗体修饰的mAu纳米标签生成SERS信号，便携式拉曼光谱仪实现快速读数。

2.4 临床验证

在30例临床样本（10例OC/10例良性/10例健康）中，机器学习模型显示PLAP单独检测的AUROC达0.93（OC vs 健康），而PLAP与CA-125联用可将特异性提升至95%。校准曲线证实PLAP在区分OC与良性病变方面优于CA-125。

3 结论

该mAu-SERS平台通过PLAP^+ve EVs检测实现了OC的微创诊断，其高灵敏度（82%）和特异性（98%）在交叉验证中表现优异。未来需扩大临床样本验证其普适性，并探索其在其他癌症诊断中的适用潜力。

4 实验方法

关键步骤包括：PS-b-PEO模板法制备mAu、DSP交联法制备SERS标签、磁珠免疫捕获EVs等。临床样本来自俄勒冈健康与科学大学（OHSU）批准的生物库，所有分析均通过十折交叉验证确保可靠性。