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表面增强拉曼光谱生物探针在神经退行性疾病诊断中的研究进展OA

Research Progress of Surface-enhanced Raman Spectroscopy Bioprobes in Diagnosis of Neurodegenerative Diseases

中文摘要英文摘要

神经退行性疾病是一类以神经元进行性损伤及中枢神经系统功能退化为核心特征的重大慢性疾病,包括阿尔茨海默病、帕金森病、亨廷顿病和肌萎缩性侧索硬化症等,具有起病隐匿、进展缓慢以及损害不可逆的特点,且病理改变常显著早于临床症状出现.因此,研发可实现早期诊断与动态监测的高灵敏度检测技术具有重要的临床价值.表面增强拉曼光谱(SERS)借助局域表面等离子体共振及电荷转移效应产生的强的信号放大作用,可在复杂体液样本中对多种病理相关生物标志物进行超灵敏、构象特异性及分子"指纹"级检测,为弥补传统影像学、免疫检测及质谱技术在早期筛查、非侵入性检测与高通量应用中的短板提供了新方向.本文系统综述了近十年来SERS技术在主要的神经退行性疾病领域的研究进展,围绕蛋白聚集体结构解析、体液标志物检测及组织成像等方向总结了代表性研究成果,并探讨了侧向流动层析、微流控集成及机器学习等策略在提升 SERS 检测灵敏度、选择性与稳定性中的作用.最后归纳了当前SERS技术在基底标准化、信号重复性及临床验证方面所面临的挑战,并对高性能、多标志物SERS检测平台在神经退行性疾病精准诊断中的应用前景进行了展望.

Neurodegenerative diseases are a group of major chronic disorders characterized by continuous neuronal damage and functional degeneration of the central nervous system,including Alzheimer's disease,Parkinson's disease,Huntington's disease,and amyotrophic lateral sclerosis.They exhibit insidious onset,slow progression,and irreversible impairment,with pathological changes often occurring long before clinical symptoms appear.Therefore,developing highly sensitive detection technologies capable of achieving early diagnosis and dynamic monitoring is of great importance.Surface-enhanced Raman spectroscopy(SERS),relying on strong signal enhancement induced by localized surface plasmon resonance and charge-transfer effects,can achieve ultrasensitive,conformation-specific,and molecular"fingerprint"-level detection of a wide range of disease-related biomarkers in complex biofluids,providing a new approach to compensate for the limitations of traditional imaging,immunoassays,and mass spectrometry in early screening,noninvasive detection,and high-throughput applications.This review systematically summarizes the research progress of SERS in major neurodegenerative diseases over the past decade,highlighting representative advances in protein aggregate structural analysis,fluid biomarker detection,and cellular and tissue imaging,and further discussing how strategies such as lateral-flow assays,microfluidic integration,and machine-learning methods enhance SERS sensitivity,selectivity,and stability.Finally,current challenges in substrate standardization,signal repeatability,and clinical validation are summarized,and the potential of constructing high-performance and multi-biomarker SERS detection platforms for precise diagnosis of neurodegenerative diseases is envisioned.

孙莉;苗欣雨;谢育娇;郭家宝;刘奥驰;林杰;吴爱国

中国科学院宁波材料技术与工程研究所,宁波市生物医学成像探针材料与技术重点实验室,宁波 315201||宁波慈溪生物医学工程研究所,浙江省生物医学材料技术与应用国际合作基地,浙江省医用植介入材料工程研究中心,慈溪 315300中国科学院宁波材料技术与工程研究所,宁波市生物医学成像探针材料与技术重点实验室,宁波 315201||宁波慈溪生物医学工程研究所,浙江省生物医学材料技术与应用国际合作基地,浙江省医用植介入材料工程研究中心,慈溪 315300中国科学院宁波材料技术与工程研究所,宁波市生物医学成像探针材料与技术重点实验室,宁波 315201||宁波慈溪生物医学工程研究所,浙江省生物医学材料技术与应用国际合作基地,浙江省医用植介入材料工程研究中心,慈溪 315300中国科学院宁波材料技术与工程研究所,宁波市生物医学成像探针材料与技术重点实验室,宁波 315201||宁波慈溪生物医学工程研究所,浙江省生物医学材料技术与应用国际合作基地,浙江省医用植介入材料工程研究中心,慈溪 315300中国科学院宁波材料技术与工程研究所,宁波市生物医学成像探针材料与技术重点实验室,宁波 315201||宁波慈溪生物医学工程研究所,浙江省生物医学材料技术与应用国际合作基地,浙江省医用植介入材料工程研究中心,慈溪 315300中国科学院宁波材料技术与工程研究所,宁波市生物医学成像探针材料与技术重点实验室,宁波 315201||宁波慈溪生物医学工程研究所,浙江省生物医学材料技术与应用国际合作基地,浙江省医用植介入材料工程研究中心,慈溪 315300中国科学院宁波材料技术与工程研究所,宁波市生物医学成像探针材料与技术重点实验室,宁波 315201||宁波慈溪生物医学工程研究所,浙江省生物医学材料技术与应用国际合作基地,浙江省医用植介入材料工程研究中心,慈溪 315300

表面增强拉曼光谱神经退行性疾病阿尔茨海默病帕金森病亨廷顿病评述

Surface-enhanced Raman spectroscopyNeurodegenerative diseasesAlzheimer's diseaseParkinson's diseaseHuntington's diseaseReview

《分析化学》 2026 (4)

568-579,12

国家自然科学基金项目(Nos.52501219,32025021,12374390,U25A20578)资助. Supported by the National Natural Science Foundation of China(Nos.52501219,32025021,12374390,U25A20578).

10.19756/j.issn.0253-3820.251329

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