将量子点荧光特性与双链特异性核酸酶的DNA剪切特性相结合, 提出一种高灵敏度、高特异性的双元miRNA定量检测方案.首先, 将量子点和四氧化三铁磁性纳米粒子分别与捕获DNA链接形成 捕获探针, 再与待测miRNA互补配对形成异源双链杂合结构, 随后双链特异性核酸酶对杂合结构中的捕获DNA进行特异性剪切, 实现量子点和待测miRNA从捕获探针分离, 且分离的待测miRNA与捕获探 针上未配对的DNA开始新一轮杂交和再剪切.经过上述循环过程, 量子点从捕获探针大量释放, 荧光信号不断增强, 实现肿瘤标志物miRNA的高灵敏检测.实验结果表明, 基于酶剪切量子点荧光放大技 术, 在1 fmol/L至100 pmol/L的浓度范围内, 同时实现了肿瘤标志物miRNA-141及循环miRNA内参miRNA-1228的特异性定量检测, 其检出限分别达到0.69 fmol/L和0.21 fmol/L.与实时荧光定量多聚 核苷酸链式反应方法相比, 该方案获得了相同的检测结果, 且具有更高灵敏度.

采用Langmiur-Bloggt膜技术和磁控溅射技术制备Ag覆盖聚苯乙烯小球六方密堆积阵列(Ag/PS HCA)基底, 再将合成的海胆状Au纳米粒子与4-巯基苯甲酸(4-Mercaptobenzoic acid, 4MBA)链接得到Au@4MBA探针, 然后将单链寡核苷酸DNA21分别与基底和Au@4MBA探针链接, 构建Au@4MBA-DNA21-Ag/PS HCA三明治结构, 在DNA21与miRNA-21杂交后使用双链特异性剪切酶(DSN)剪切DNA磷酸二酯键, 最后进行表面增强拉曼散射信号检测.实验结果表明, 基于上述三明治表面增强拉曼散射结构和酶剪切技术进行肿瘤标志物miRNA-21的检测, 在100 pmol·L－1到1 fmol·L－1的浓度范围内, 检测极限达到0.853 fmol·L－1, 具有极高的灵敏度和优良的特异性.

基于SiC@Ag基底与Ag纳米颗粒的表面增强拉曼散射效应, 提出了利用银-生物素-链霉亲和素纳米聚集体二次表面增强拉曼散射放大的超灵敏miRNA-106a检测方案.首先, 将地高辛修饰的捕获DNA与固定在SiC@Ag基底上的抗地高辛链接, 制备SiC@Ag@anti-digoxin/digoxin-DNA基底; 将4-巯基苯甲酸(4MBA)标记的银纳米颗粒与修饰有氨基和生物素的探针DNA链接, 制备Ag@4MBA@DNA-biotin探针.然后将制备的基底、探针与待测miRNA-106a组成“三明治”结构, 获得表面增强拉曼散射信号放大.最后, 依次加入链霉亲和素和制备的探针, 形成银-生物素-链霉亲和素纳米聚集体, 实现检测信号的二次放大.实验结果表明, 利用SiC@Ag基底和银-生物素-链霉亲和素纳米聚集体双重表面增强拉曼散射放大, 可以实现miRNA-106a的超灵敏检测, 检测极限达到0.579 fmol/L, 对于肿瘤的早期诊断具有应用潜力.

以聚苯乙烯（PS)小球为模板, 采用金属辅助刻蚀和湿法化学刻蚀技术, 制备大面积冠状硅柱阵列, 再原位生长银纳米粒子后得到银覆盖冠状硅柱阵列（Ag/Si CPA)基底。实验表明, 制备的基底具有优良的表面增强拉曼散射（SERS)特性, 电磁增强因子达到1.81×106。同时,将制备的罗丹明分子（R6G)标记的DNA发卡探针与基底链接, 在与miRNA-106a互补杂交后进行SERS信号检测, 获得相应的剂量-响应曲线。结果表明, 基于（Ag/Si CPA)基底的SERS特性, 开展miRNA-106a的检测, 具有特异性好和灵敏度高的优势, 检测范围为1 fmol·L-1～100 pmol·L-1, 检测极限为0.917 fmol·L-1。此外, 与实时荧光定量多聚核苷酸链式反应（RT-qPCR)方法相比, 不仅检测结果一致, 而且基于SERS光谱技术的检测方法具有更高的灵敏度。

通过消除光谱中的冗余信息变量, 挑选出代表样品性质的特征变量代替全谱建立定量模型, 可以提高近红外分析结果的准确性。 基于进化论中适者生存原理的竞争性自适应重加权采样（CARS）算法因具有计算速度快、 筛选得到的特征波长少等优点, 在近红外特征变量筛选方面得到了广泛的应用。 然而该方法在计算过程中容易出现校正集和验证集结果不一致情况。 这是因为算法过于强调校正集交叉验证结果, 且并未考虑相邻变量之间的协同作用。 为了建立更加稳健的变量筛选方法, 通过结合“窗口”以及CARS算法的优势, 提出了一种基于窗口竞争性自适应重加权采样（WCARS）策略的近红外特征变量筛选方法, 并将其应用于复杂植物样品近红外光谱与其化学成分含量之间的建模分析。 采用WCARS方法可以实现准确定量分析, 且通过与竞争性自适应重加权采样（CARS）方法结果相比较, WCARS方法得到的校正集和预测集结果一致, 在一定程度上减少了过拟合问题的出现。 该策略能有效增强特征变量选择的稳健性, 提高了定量模型的可信度, 具有一定的应用价值。

高品质贵金属纳米结构基底的制备是应用表面增强拉曼散射（SERS）技术进行高灵敏生物检测的关键。 采用改进的Langmuir-Blodgett方法, 通过在金纳米杆（Au NRs）溶胶注入乙醇, 使得Au NRs迁移至溶胶与甲苯的交界面, 并用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）固定交界面处的Au NRs, 形成大面积分布、 均匀致密排列的二维畴状Au NRs/PMMA纳米结构薄膜基底。 然后, 采用等离子体清洗技术处理制备的基底, 使得金纳米杆（Au NRs）的表面裸露, 以增强基底的SERS特性。 实验表明, Au NRs/PMMA基底具有优良的SERS特性, 在785 nm波长的激光照射下, 增强因子可以达到5.49×106。 此外, 利用制备的Au NRs/PMMA基底, 开展前列腺癌症肿瘤标志物——前列腺特异性抗原（PSA）的高灵敏无标记定量检测研究。 在PSA的无标记检测过程中, 首先对PSA标准溶液和新生牛血清进行SERS光谱的直接检测, 得到PSA分别位于823, 1 080, 1 385, 1 586和1 640 cm-1处的主要的拉曼特征峰; 其次, 通过对PSA标准溶液、 临床男性血清样本及女性血清样本的SERS光谱进行测量和分析, 筛选出在PSA的SERS光谱中与血清中PSA含量相关的拉曼特征峰, 它们是分别位于649, 680以及1 640 cm-1处的拉曼特征峰。 进一步, 通过对与PSA同属糖蛋白的肿瘤标志物甲胎蛋白（AFP）以及与PSA同源的人腺体激肽释放酶2（hK2）进行SERS光谱检测和分析, 发现位于1 640 cm-1处的拉曼特征峰对于PSA具有高的特异性, 将其作为临床血清样本中PSA无标记定量检测的具有特异性的拉曼特征峰, 并以此为依据, 对不同PSA浓度的标准溶液进行检测, 得到位于1 640 cm-1处的拉曼特征峰强度与PSA样本溶液中PSA的浓度相关的剂量-响应曲线。 最后, 开展临床血清样本的应用检测。 结果表明, 基于Au NRs/PMMA基底的SERS检测结果与化学发光免疫分析（CLIA）方法的检测结果一致, 且具有比CLIA更高的检测灵敏度, 最低检测极限为0.06 ng·mL-1, 且无标记检测范围为0.1 mg·mL-1～0.1 ng·mL-1。 因此, 基于Au NRs/PMMA SERS基底的高灵敏肿瘤标志物无标记检测具有重要应用前景。

基于Ag包覆聚苯乙烯球(PS@Ag)纳米探针和Ag覆盖硅金字塔结构(Si@Ag)阵列基底构建“三明治”免疫结构, 开展表面增强拉曼散射(SERS)特性研究, 实现了肝癌肿瘤标志物甲胎蛋白(AFP)的高灵敏、高特异性的检测.通过硝酸银原位还原生成PS@Ag纳米粒子, 再依次链接4-巯基苯甲酸(4-MBA)及甲胎蛋白抗体(Anti-AFP) 制备得到PS@Ag免疫探针.采用Langmiur-Bloggt膜技术、等离子体刻蚀和湿法刻蚀技术, 以PS球阵列为模版, 刻蚀大面积硅金字塔结构, 再依次沉积Ag膜和链接Anti-AFP制备得到免疫基底.结果表明, 基于“三明治”免疫结构的SERS检测方案具有高灵敏度(检测极限为1.75 fg·mL－1)和宽的动态范围(2 fg·mL－1~200 ng·mL－1).此外, 对临床人体血清样品进行SERS免疫检测, 得到了与化学免疫发光法一致的结果, 而且具有更高的灵敏度, 可应用于肝癌的早期检测与诊断.