近期，我校生物工程学院周楠迪教授团队在硫化氢检测方面取得重要进展，研究成果“Quantitative detection and cellular imaging of hydrogen sulfide using a SERS probe based on AuAg nanocages”正式发表于Biosensors and Bioelectronics（IF = 10.7）（https://doi.org/10.1016/j.bios.2025.117580）。
硫化氢（Hydrogen sulfide，H2S）作为重要的气体信号分子，在心血管调节、炎症反应及肿瘤发生等生理与病理过程中发挥关键调控作用。H2S浓度的异常波动与动脉粥样硬化、癌症等疾病的进展密切相关，因此开发灵敏、特异性的活细胞内H2S实时检测方法具有重大意义。然而，传统检测技术存在灵敏度不足、细胞穿透性差或干扰背景高等局限性，难以实现活细胞内H2S的原位成像分析。表面增强拉曼散射（Surface-enhanced Raman scattering，SERS）技术凭借其单分子级灵敏度、分子指纹特异性及无标记检测优势，为活细胞微环境H2S的精准分析提供了新策略。
周楠迪教授团队开发了一种靶向型SERS探针，实现了活细胞内H2S的定量检测与SERS成像分析（图1）。首先成功制备了三种形貌各异的金银复合SERS基底（银包金纳米球（Au@Ag NPs）、银包金纳米星（Au@Ag NSs）以及AuAg NCs）（图2），这些基底兼具优异的等离子体活性、稳定性和生物相容性。随后通过拉曼信号分子4-乙炔基苯胺（4EA）修饰后，发现AuAg-4EA NCs在位于细胞静默区的2010 cm-1处表现出最强的拉曼增强效应。在H2S和氧气存在条件下，AuAg-4EA NCs中的Ag与H2S快速反应生成拉曼增强性能显著降低的Ag2S，导致4EA信号强度急剧衰减。且随着H2S浓度升高，Ag2S生成量增加，据此建立了H2S浓度依赖的定量检测模型。进一步通过粘蛋白1适配体（MUC1 Apt）与聚乙二醇（PEG）功能化修饰，开发出具有肿瘤靶向能力的SERS探针。该探针通过MUC1 Apt特异性识别MUC1阳性肿瘤细胞，继而通过Ag与H2S的选择性快速反应，成功实现了对活细胞内外源性及内源性H2S的高对比度成像（图3）。
图1 用于H2S检测和成像的SERS探针的实验原理图
图2 三种金银复合SERS基底的形貌表征与元素分析
图3 SERS探针对活细胞内外源性及内源性H2S的SERS成像分析
上述研究工作中，王晓丽副教授和我校22级硕士生张佳乐为共同第一作者，周楠迪教授和张雨婷副研究员为论文的共同通讯作者。研究工作得到了国家自然科学基金 （32371430，62301234，42177212）和中央高校基本科研业务费专项资金资助（JUSRP202404007）等项目的资助。
近年来周楠迪教授团队研究方向包括核酸适配体的筛选优化和应用、分子诊断技术、新型纳米生物传感器的研制、智能纳米器件的构建和应用、POCT产品研制、食品安全检测、发酵过程中代谢物监测等方面。相关研究成果已发表在Chemical Engineering Journal (2024)、Aalytical Chemistry (2023)、Biosensors and Bioelectronics (2025、2022、2022、2021)、Food Chemistry (2022)、Talanta (2022)、Sensors and Actuators B: Chemical (2025、2021)、ACS Applied Materials & Interfaces (2021) 等本领域权威期刊。
