第一作者：張新剛、張曉蕾、羅昌亮
通訊作者：肖湘衡、汪付兵、楊士寬
通訊單位：武漢大學、浙江大學
研究亮點：
1.受到分子印跡的啟發制備了可以與病毒顆粒很好匹配的體增強拉曼散射基底。
2.該基底用于捕獲病毒顆粒的小孔直徑可以根據病毒的尺寸進行設計。
3.該體增強拉曼散射基底把拉曼信號增強區域從納米錐孔的內表面擴展到納米錐孔的整個孔腔內，病毒顆粒的拉曼信號完整性和再現性得到了極大的改善。
病毒檢測研究現狀及問題
病毒可以引起一系列嚴重的疾病，如獲得性免疫缺陷綜合癥或艾滋病，以及埃博拉病毒引起的埃博拉出血熱或EBHF等。因此，對病毒的靈敏檢測和準確識別對于疾病監測和臨床治療至關重要。
與傳統的檢測病毒的方法如熒光抗體檢測、酶聯免疫吸附試驗和聚合酶鏈式反應等技術相比，表面增強拉曼散射(SERS)因為其操作簡單，快速，靈敏，高分辨率，以及對化學結構的指紋識別等優點，已受到多個行業的普遍認可。所以，利用SERS基底用于病毒的檢測受到人們的廣泛關注。
然而，目前已報道的用于檢測病毒的SERS基底依然面臨一個嚴峻的挑戰，即SERS基底的敏感區域（即“熱點”區域，經常存在于貴金屬納米顆粒之間小于10 nm的間隙處）的尺寸和病毒的尺寸（幾十到幾百納米）極度不匹配，只有進入到“熱點”區域部分的拉曼信號才能被檢測到，這種情況下，很難獲得完整的和高重復性的病毒的拉曼信號，這幾乎不能用于準確識別一個完整的病毒。為了實現基于SERS的病毒檢測，需要采取新的策略來收集病毒整體的SERS信息。
成果簡介
有鑒于此，武漢大學肖湘衡教授、浙江大學楊士寬教授和武漢大學中南醫院汪付兵教授受到分子印跡的啟發，設計了一種新的具有體“熱點”的體增強拉曼散射（VERS）基底。該基底由底部具有納米錐孔的微米尺寸碗陣列組成，納米錐孔的直徑可以根據病毒的尺寸進行調節。
Small封面（2019, Volume15, Issue11）
要點1：把拉曼信號增強區域從納米錐孔的內表面（即表面“熱點”）擴展到納米錐孔的整個孔腔內（即體“熱點”）-一種新的拉曼信號增強方式
利用氧等離子體刻蝕機對雙層聚苯乙烯球模板進行刻蝕，根據病毒的尺寸來控制刻蝕的時間。隨后在刻蝕后的聚苯乙烯球模板上沉積100 nm的金膜。經過翻轉以及去除聚苯乙烯球模板，從而獲得體增強拉曼散射基底。進一步的FDTD模擬表明，強電磁場不僅存在于空心納米錐的內表面，而且分布在納米錐的中空區域。該基底不僅具有緊貼表面的“熱點”(或表面“熱點”)，而且還有遠離表面的“熱點”(或體“熱點”)，而傳統的SERS基底只有表面的“熱點”。
圖1. (a) 傳統SERS基底檢測病毒；(b)VERS基底檢測病毒；(c) VERS基底的制備流程。
圖2. FDTD模擬(a)VERS基底和(b)傳統基底的電磁場分布。
要點2：病毒顆粒信號的完整性和再現性
在檢測類似病毒這種較大尺寸的分析物時，傳統的SERS基底只能依靠表面的“熱點”來感應病毒等大尺寸的分析物，而進入到VERS“熱點”區域的檢測物，它們貢獻于SERS的表面積被極大的增強了。從而，病毒信號的完整性和可再現性獲得大幅度提高。
圖3. (a)和(b)分別為金納米顆粒和VERS基底上檢測的Ad5型腺病毒的拉曼光譜；(c)和(d)兩種基底上Ad5型腺病毒拉曼光譜的可再現性比較。
小結
該工作成功的解決了常規SERS基底在檢測病毒時，病毒取向對拉曼信號不可重復性的影響。使用VERS基底，單個病毒的拉曼信號的完整性和重復性得到了極大的改善，這一成果在疾病診斷和監視，生物醫學領域，以及臨床治療方面都具有重要的應用前景。該研究工作為SERS基底在檢測大尺寸分析物方面提供了一種重要的思路和方法。
參考文獻：
Xingang Zhang, Xiaolei Zhang, Changliang Luo,Zhengqi Liu, Yiyun Chen, Shilian Dong, Changzhong Jiang, Shikuan Yang, FubingWang, Xiangheng Xiao. Volume‐Enhanced Raman Scattering Detection of Viruses.Small, 2019.
DOI: 10.1002/smll.201805516
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/smll.201805516
