基于纳米等离子体器件与表面增强拉曼光谱的前列腺特异性抗原超灵敏检测新方法

　　本研究针对前列腺癌早期诊断中前列腺特异性抗原(PSA)检测灵敏度不足的临床难题，开发了一种结合光刻技术与化学沉积法制备的金纳米粒子阵列传感器。通过表面增强拉曼光谱(SERS)技术，实现了PSA在38 pg/mL的超低检测限，并首次发现PSA的SERS信号存在浓度依赖性双相线性响应特征，为前列腺癌超早期诊断提供了新型纳米传感平台。

　　

前列腺癌是全球男性发病率第二的恶性肿瘤，早期诊断对提高患者生存率至关重要。目前临床广泛采用的前列腺特异性抗原(PSA)检测方法主要依赖酶联免疫吸附测定(ELISA)技术，但其检测灵敏度局限在ng/mL水平，难以满足早期或复发监测的需求。传统ELISA方法存在试剂消耗量大、耗时长（3-5小时）、需要专业实验室设备等局限性，更重要的是对超低浓度PSA的检测能力不足。随着纳米技术的发展，表面增强拉曼光谱(SERS)和金属增强荧光(MEF)等新型检测技术展现出突破传统检测限的潜力，但其临床转化仍面临标准化和成本效益等挑战。

在这项发表于《Medicine in Omics》的研究中，来自意大利"Magna Graecia"大学纳米技术研究中心的C. Laurini、E. La Civita、E. Battista等研究人员开发了一种新型纳米等离子体传感器，实现了PSA的超灵敏检测。该研究通过巧妙结合光学光刻和化学沉积技术，制备了有序排列的金纳米粒子(Au NPs)阵列，利用其局域表面等离子体共振效应显著增强拉曼散射信号。

研究采用的关键技术方法包括：通过光学光刻和化学沉积技术制备金纳米粒子阵列传感器；使用633 nm激光的拉曼光谱系统进行信号采集；扫描电子显微镜(SEM)对纳米结构进行形貌表征；采用磷酸盐缓冲盐水(PBS)稀释制备系列浓度PSA标准品；利用Wolfram Mathematica 13.0软件进行光谱数据处理和分析。

研究结果部分显示："生成用于SERS分析的器件"通过光学和SEM表征证实成功制备了直径10 μm、边缘间距20 μm的金纳米粒子簇阵列，纳米粒子平均尺寸约100 nm，且严格限制在簇内分布。"PSA拉曼光谱分析在极低丰度范围内"表明该传感器能够检测低至38 pg/mL的PSA浓度，远低于临床使用的4 ng/mL阈值。"纳米级等离子体器件增强PSA信号"通过对比CaF₂基底和等离子体器件的拉曼光谱，证明金纳米粒子基底对PSA特征峰的显著增强效果。"PSA信号强度随浓度的分析"揭示了PSA的SERS响应存在两个近似线性的独特区域：在0.04-3.2 ng/mL浓度范围内，拉曼强度随浓度增加而增加；而在3.2-100 ng/mL范围内，强度随浓度增加而下降，转变阈值约为3 ng/mL。

研究结论表明，这种等离子体-SERS平台为PSA检测提供了高效、非侵入性的工具，有望改善前列腺癌的诊断。传感器在低浓度范围内表现出的线性响应特性使其特别适合早期诊断应用。研究人员讨论指出，未来通过样品预处理、表面功能化修饰（如抗体或适体固定）以及先进数据分析技术（包括人工智能算法）的整合，该平台有望实现对复杂生物样本中多种生物标志物的同步检测，从而更全面、准确地评估前列腺癌的发展状态。

这项研究的重要意义在于突破了传统PSA检测的灵敏度限制，为前列腺癌的超早期诊断提供了新的技术路径。纳米等离子体器件与SERS技术的结合不仅显著提高了检测灵敏度，还揭示了生物分子在纳米界面上的特殊响应行为，为开发下一代癌症诊断工具奠定了坚实基础。随着后续研究的深入和技术的优化，这种新型传感平台有望成为临床实践中强有力的辅助诊断手段，最终提高前列腺癌患者的生存质量和治疗效果。