人類的呼出氣直接來源于肺的新陳代謝，因此可以通過檢測呼出氣中特征標志物的改變，來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）。能否通過檢測患者呼出物中的這些特征標志物來判斷其是否患肺癌呢？近日，*化學(xué)研究所的王鐵研究員團隊制備了一種樹枝狀銀納米晶基 SERS 傳感器用于肺癌呼出標志物的超靈敏檢測。

肺癌是發(fā)病率和死亡率zui高的惡性腫瘤疾病，對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。通過呼吸標志物的檢測來診斷肺癌具有無損、直接、廉價的特點，因而成為肺癌診斷研究的熱點。但受制于肺癌呼出氣中特征標志物的濃度極低且濕度大等缺點，傳統(tǒng)的檢測手段在肺癌呼出標志物的檢測中受到了限制。受益于貴金屬表面的電磁增強及吸附分子的化學(xué)增強，表面增強拉曼散射（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，因而成為氣體分子檢測的理想方法。但是，肺癌呼吸特征標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 在肺癌檢測診斷方面的應(yīng)用。

醛類氣體分子 SERS 檢測的機理圖

王鐵研究員團隊采用一個可操控的 SERS 策略，來檢測弱拉曼活性的醛類氣體分子，達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)，延長氣流中的氣體分子與枝狀晶表面的作用時間，從而促使氣體分子的沉積 / 吸附。接著，他們通過在納米銀枝狀晶表面預(yù)接枝拉曼活性的探針分子——對氨基苯硫酚 (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，實現(xiàn)醛類氣體分子的檢測。由于 SERS 檢測的本身屬性，醛類氣體分子的檢測不受周圍環(huán)境（濕度）的影響，且檢測靈敏度*，檢測限達到 ppb 量級。由于極其微量的醛類氣體分子可以被高靈敏捕捉和檢測，這種新穎的策略在非侵入性肺癌的篩選等領(lǐng)域具有巨大的實際應(yīng)用價值。這一成果近期發(fā)表在 Analytical Chemistry 上，文章的*作者是*化學(xué)研究所博士研究生張振。