人類的呼出氣直接來(lái)源于肺的新陳代謝，因此可以通過(guò)檢測(cè)呼出氣中特征標(biāo)志物的改變，來(lái)反映肺部的生理或病理狀態(tài)。
研究發(fā)現(xiàn)肺癌呼出物中的特征標(biāo)志物有42種，分屬于7大類（烴類、醇類、醛類、酮類、酯類、腈類和芳香族化合物）。能否通過(guò)檢測(cè)患者呼出物中的這些特征標(biāo)志物來(lái)判斷其是否患肺癌呢？
近日，中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所的王鐵研究員團(tuán)隊(duì)制備了一種樹(shù)枝狀銀納米晶基SERS傳感器用于肺癌呼出標(biāo)志物的超靈敏檢測(cè)。
肺癌是發(fā)病率和死亡率最高的惡性腫瘤疾病，對(duì)人類的生命健康威脅巨大。研究發(fā)現(xiàn)，肺癌的篩查及早期診斷是改善預(yù)后的關(guān)鍵，然而由于肺癌早期缺乏特異性癥狀，因而早期發(fā)現(xiàn)困難。通過(guò)呼吸標(biāo)志物的檢測(cè)來(lái)診斷肺癌具有無(wú)損、直接、廉價(jià)的特點(diǎn)，因而成為肺癌診斷研究的熱點(diǎn)。但受制于肺癌呼出氣中特征標(biāo)志物的濃度極低且濕度大等缺點(diǎn)，傳統(tǒng)的檢測(cè)手段在肺癌呼出標(biāo)志物的高效檢測(cè)中受到了限制。
受益于貴金屬表面的電磁增強(qiáng)及吸附分子的化學(xué)增強(qiáng)，表面增強(qiáng)拉曼散射（SERS）效應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)單分子的高靈敏、高選擇的指紋性檢測(cè)，因而成為氣體分子檢測(cè)的理想方法。
但是，肺癌呼吸特征標(biāo)志物的弱拉曼活性及固體表面氣體分子難以吸附，限制了SERS在肺癌檢測(cè)診斷方面的應(yīng)用。
醛類氣體分子SERS檢測(cè)的機(jī)理圖
王鐵研究員團(tuán)隊(duì)采用一個(gè)可操控的SERS策略，來(lái)檢測(cè)弱拉曼活性的醛類氣體分子，達(dá)到肺癌病人早期快速診斷的目的。
首先，他們仿生蛾的觸角結(jié)構(gòu)，利用結(jié)晶潛熱的釋放可控制備了枝狀結(jié)構(gòu)的銀納米晶。通過(guò)銀枝狀晶結(jié)構(gòu)中形成的大量空腔結(jié)構(gòu)引起“空腔渦流”效應(yīng)，延長(zhǎng)氣流中的氣體分子與枝狀晶表面的作用時(shí)間，從而促使氣體分子的沉積/吸附。接著，他們通過(guò)在納米銀枝狀晶表面預(yù)接枝拉曼活性的探針?lè)肿印獙?duì)氨基苯硫酚(4-ATP)，利用4-ATP與醛類分子的親核加成反應(yīng)生成亞胺類物質(zhì)，引起醛類分子捕獲前后拉曼特征峰的變化，實(shí)現(xiàn)醛類氣體分子的檢測(cè)。
由于SERS檢測(cè)的本身屬性，醛類氣體分子的檢測(cè)不受周圍環(huán)境（濕度）的影響，且檢測(cè)靈敏度極高，檢測(cè)限達(dá)到ppb量級(jí)。
由于極其微量的醛類氣體分子可以被高靈敏捕捉和檢測(cè)，這種新穎的策略在非侵入性肺癌的篩選等領(lǐng)域具有巨大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
這一成果近期發(fā)表在AnalyticalChemistry上，文章的第一作者是中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所博士研究生張振。
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