化学学报 ›› 2025, Vol. 83 ›› Issue (1): 60-71.DOI: 10.6023/A24080248 上一篇 下一篇
研究论文
投稿日期:
2024-08-21
发布日期:
2024-11-08
作者简介:
罗成璐, 哈尔滨工业大学(深圳)在读硕士, 主要研究方向为纳米材料的合成、设计及其在生物医学领域上的应用. |
田梦, 哈尔滨工业大学(深圳)材料与化工在读博士, 主要从事新型纳米材料合成、精密生物传感方向的研究. |
崔宇凡, 毕业于英国帝国理工学院, 目前于哈尔滨工业大学(深圳)攻读博士学位, 师从马兴毅教授, 从事纳米颗粒和等离子纳米孔的结合研究, 以改进单分子生物传感纳米材料的设计和合成. |
马兴毅, 先后毕业于哈尔滨工业大学、成均馆大学和高丽大学, 现任哈尔滨工业大学(深圳)教授, 纳米医学与交叉科学课题组PI, 在生物医学工程、材料与化工、海洋科学等学科招收博士. 目前研究方向为: (1)生物技术→工程技术: 利用生物技术和生物分子设计制备高性能纳米材料, 将新材料用于生物芯片、传感系统等工程技术创新; (2)工程技术→医养健康: 利用纳米技术和纳米材料开展生物医学研究, 将新细胞用于生物发酵, 将新分子用于新药研发, 将新技术用于健康诊断和治疗. |
基金资助:
Chenglu Luoa, Meng Tiana, Yufan Cuia, Xingyi Maa,b,c()
Received:
2024-08-21
Published:
2024-11-08
Contact:
*E-mail: Supported by:
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局域表面等离激元共振(LSPR), 是贵金属纳米材料产生的独特光学特性, 且备受广大研究者们关注. 将其与单分子识别检测策略结合, 可在分子水平上为光与物质之间的相互作用提供良好的研究体系. 因此, 本综述从LSPR传感策略出发, 介绍其基本原理并阐明了传感性能的影响因素, 进而探讨了高灵敏光学传感技术的设计方案, 综合分析了不同设计方案在单分子灵敏度检测中的前沿应用, 总结了技术发展趋势. 本综述可为研究者们开发和设计LSPR光学生物或化学传感器提供新思路, 并有效地提升单分子灵敏度检测的应用潜力.
罗成璐, 田梦, 崔宇凡, 马兴毅. 局域表面等离激元共振在单分子灵敏度检测中的应用及进展[J]. 化学学报, 2025, 83(1): 60-71.
Chenglu Luo, Meng Tian, Yufan Cui, Xingyi Ma. Applications and Progress of Localized Surface Plasmon Resonance in Detections with Single-molecule Sensitivity[J]. Acta Chimica Sinica, 2025, 83(1): 60-71.
检测物 | 分子量 | 使用材料 | 检测 光类型 | 检测时间 | 检测限 | 线性范围 | 发展潜力 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
BRCA1点突变DNA | 15~16 kDa | 金桥纳米颗粒 | 瑞利光散射 | 15 min | 8.63 nmol/L | 5~150 nmol/L | 依据亲和力大小建立识别图谱, 用以区分点突变类型[ |
外泌体PD-L1 | 33~45 kDa a | 金-银核壳纳米双锥体 | 散射光 | 38 min | 1.2×103~6.3×103 particles/μL | — | 检测限可降低至单个外泌体, 低样品消耗量, 可使用真实生物样品在单次测定中选择性鉴定、表征和测定外泌体亚 类[ |
tau蛋白 | 55~62 kDa | 金纳米棒 | 瑞利光散射 | — | 153.17~179.85 fmol/L | 102~108 fmol/L | 可应用于创伤性小的样本, 如血液样本中的低含量目标物检测及相关临床试验[ |
SARS-CoV-2 | 12 kDa | 金纳米岛 | 荧光 | ≤30 min | 直接检测: 0.1±0.04 pmol/L 扩增检测: 0.275±0.051 fmol/L | — | 实时病毒检测和预警[ |
miRNA-21 | 6.65 kDa | Au@Ag核壳纳米立方体 | 散射光 | — | 0.1 amol/L | 1 amol/L~1 nmol/L | 对靶miRNA具有优异的选择性, 并且可用以区分miRNA中的单核苷酸突变, 以及异质样品的分析[ |
啶虫脒 | 208.65 Da | 纳米金 | 荧光 | — | 0.80 pmol/L | 2.40~479.27 nmol/L | 高选择性和可视化检测, 且可避免多农药检测的相互干 扰[ |
有机磷农药 | 483.15 Da | 散射光 | 0.35 fmol/L | 1.03~2.07×103 fmol/L | |||
卡那霉素 | 484.50 Da | SiO2-Au-ssDNA二维光子晶体 | 反射光 | — | 2.27 pmol/L | 10.32~10.32×106 pmol/L | 有一定的抗干扰能力, 可在复杂环境中快速测量[ |
抗PD1单克隆抗体 | 140~150 kDa | 金纳米盘阵列 | 反射光 | ≤20 min | 0.43 nmol/L | — | 仿生传感器, 研究新的免疫检查点靶点或可能的肿瘤耐药机制[ |
检测物 | 分子量 | 使用材料 | 检测 光类型 | 检测时间 | 检测限 | 线性范围 | 发展潜力 |
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BRCA1点突变DNA | 15~16 kDa | 金桥纳米颗粒 | 瑞利光散射 | 15 min | 8.63 nmol/L | 5~150 nmol/L | 依据亲和力大小建立识别图谱, 用以区分点突变类型[ |
外泌体PD-L1 | 33~45 kDa a | 金-银核壳纳米双锥体 | 散射光 | 38 min | 1.2×103~6.3×103 particles/μL | — | 检测限可降低至单个外泌体, 低样品消耗量, 可使用真实生物样品在单次测定中选择性鉴定、表征和测定外泌体亚 类[ |
tau蛋白 | 55~62 kDa | 金纳米棒 | 瑞利光散射 | — | 153.17~179.85 fmol/L | 102~108 fmol/L | 可应用于创伤性小的样本, 如血液样本中的低含量目标物检测及相关临床试验[ |
SARS-CoV-2 | 12 kDa | 金纳米岛 | 荧光 | ≤30 min | 直接检测: 0.1±0.04 pmol/L 扩增检测: 0.275±0.051 fmol/L | — | 实时病毒检测和预警[ |
miRNA-21 | 6.65 kDa | Au@Ag核壳纳米立方体 | 散射光 | — | 0.1 amol/L | 1 amol/L~1 nmol/L | 对靶miRNA具有优异的选择性, 并且可用以区分miRNA中的单核苷酸突变, 以及异质样品的分析[ |
啶虫脒 | 208.65 Da | 纳米金 | 荧光 | — | 0.80 pmol/L | 2.40~479.27 nmol/L | 高选择性和可视化检测, 且可避免多农药检测的相互干 扰[ |
有机磷农药 | 483.15 Da | 散射光 | 0.35 fmol/L | 1.03~2.07×103 fmol/L | |||
卡那霉素 | 484.50 Da | SiO2-Au-ssDNA二维光子晶体 | 反射光 | — | 2.27 pmol/L | 10.32~10.32×106 pmol/L | 有一定的抗干扰能力, 可在复杂环境中快速测量[ |
抗PD1单克隆抗体 | 140~150 kDa | 金纳米盘阵列 | 反射光 | ≤20 min | 0.43 nmol/L | — | 仿生传感器, 研究新的免疫检查点靶点或可能的肿瘤耐药机制[ |
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