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。

根据细胞的生物吞噬特性,通过研究人肝癌细胞(HepG2)内吞Si纳米粒子的拉曼成像特性,提出了一种新的细胞凋亡检测方法。首先,在Si纳米粒子与细胞共培养过程中,对HepG2细胞施加不同浓度的凋亡诱导剂——黄连素,然后对细胞内吞的Si纳米粒子在520 cm-1处的特征拉曼峰检测成像,通过分析细胞区域拉曼像图像素的平均信号强度,表征细胞内吞Si纳米粒子的能力,再对照流式细胞术的检测结果从而获得在不同浓度细胞凋亡诱导剂作用下的细胞凋亡率。结果表明,随着黄连素浓度的增加,细胞区域拉曼像图的平均信号强度逐渐减弱,说明在HepG2细胞凋亡过程中线粒体的活性不断减弱,能量代谢受阻,造成细胞对Si纳米粒子的内吞能力减弱。特别地,在高浓度(150 μM)黄连素作用下,细胞区域内520 cm-1的特征拉曼峰十分微弱,说明此时HepG2细胞基本丧失内吞Si纳米粒子的能力。因此,基于细胞内吞Si纳米粒子拉曼成像方法,可以对不同环境下的体外细胞进行凋亡检测,将在细胞毒理研究和药效评价方面具有潜在应用。