综述：核酸扩增技术结合表面增强拉曼散射在体外和体内生物传感中的研究进展

这篇综述系统阐述了表面增强拉曼光谱（SERS）与核酸扩增技术（如聚合酶/核酸酶催化、杂交链式反应HCR、催化发夹组装CHA等）的协同创新，通过电磁增强（EM）和化学增强（CM）机制实现106-108倍信号放大，显著提升了DNA、RNA、外泌体（EVs）、循环肿瘤细胞（CTCs）等生物标志物的检测灵敏度，为疾病诊断和生物医学研究提供了高特异性、抗光漂白的分析工具。

　　

核酸扩增技术驱动的SERS生物传感革命

Abstract

表面增强拉曼光谱（SERS）凭借窄带宽、抗光漂白和超高灵敏度（10⁶-10⁸倍增强）的优势，成为生物分子检测的利器。然而，复杂样本中的低浓度靶标识别和"热点"分布不均仍是技术瓶颈。核酸扩增技术通过指数级信号放大（如单拷贝检测）与SERS的联用，为这一难题提供了创新解决方案。

Introduction

SERS的增强机制包含电磁增强（EM，依赖局域表面等离子体共振LSPR）和化学增强（CM，通过分子-金属基底电荷转移）。当靶分子进入纳米结构间隙形成的"热点"区域时，其拉曼信号可被显著放大。但生物样本中背景干扰和靶标特异性识别仍是挑战。核酸扩增技术通过程序化设计（如DNAzyme切割、CHA级联反应），实现了对核酸和非核酸靶标（如抗生素、细菌）的超敏检测。

Nucleic acid amplification-based SERS platforms for in vitro biosensing

酶催化扩增：DNA聚合酶介导的链置换扩增（SDA）与SERS联用，可检测10^-18 M的microRNA；核酸外切酶III辅助的循环切割策略，将ATP检测限降低至0.1 pM。

无酶催化扩增：杂交链式反应（HCR）产生的长DNA纳米线携带大量拉曼报告分子，使循环肿瘤细胞（CTCs）检测灵敏度提升100倍；催化发夹组装（CHA）与熵驱动催化（EDC）联用，实现了外泌体表面蛋白的多重检测。

Nucleic acid amplification-based SERS platforms for in vivo biosensing

活体应用中，DNA步行器驱动的SERS探针可在肿瘤微环境中特异性识别pH值变化，通过H⁺触发DNA构象切换释放信号分子。而基于CRISPR-Cas12a的剪切激活系统，结合金纳米星SERS基底，实现了小鼠脑部β-淀粉样蛋白的原位成像。

Conclusions and prospects

尽管SERS-核酸扩增联用技术已实现单细胞水平检测，但活体应用的穿透深度限制、纳米材料生物相容性等问题仍需突破。未来发展方向包括：开发近红外II区SERS探针、构建可编程DNA纳米机器，以及建立标准化"热点"调控策略。这种跨学科融合技术有望推动精准医疗和即时诊断（POCT）的革新。