通过可重构的群集纳米探针实现体内动态热点增强拉曼光谱技术

《Nature Communications》：In vivo dynamic hotspot-enhanced Raman spectroscopy via reconfigurable swarming nanoprobes

　　

摘要

表面增强拉曼光谱（SERS）具有出色的灵敏度，但在生物系统中面临一个关键问题：刚性基底缺乏生物适应性，而胶体纳米探针则存在信号重复性差的问题。本文提出了一种基于磁引导的纳米探针的生物适应性SERS平台。这些探针结合了磁核、等离子体金/银层以及生物相容性的二氧化硅涂层，能够在磁场作用下编程组装成链状纳米结构，这些结构中的粒子间隙会形成热点区域，随后这些纳米结构会重新配置成动态稳定的群体。多物理场模拟表明，这种循环组装-解体过程会产生瞬态电磁热点，并引发对流流动，从而主动吸引分析物。这种双重机制使得信号增强倍数超过2.9×10⁷，比胶体系统高出一个数量级。在体内实验中，这种纳米探针在兔子模型中的血管内检测中实现了超过10.3倍的拉曼信号放大效果。通过利用活性物质物理学原理来增强纳米级传感能力，这项工作为体内分子诊断开辟了新的途径。