Angew：半导体上等离子体诱导电荷转移增强的拉曼散射可对SARS-CoV-2进行无需放大的量化检测

bionanoer

2023-08-12

半导体作为基于化学机制的表面增强拉曼散射（SERS）基底，在高选择性测定复杂生命系统中的生物物种方面表现出巨大的潜力。然而，与归因于电磁机制的基于贵金属的拉曼增强相比，低灵敏度是其实际应用的瓶颈。华东师范大学田阳、郑婷婷和清华大学李景虹院士自组装了一种新型Cu₂O纳米阵列（NA），其自由载流子密度为1.78*1021 cm^-3，与贵金属的自由载流子密度相当，在半导体衬底中创造了3.19×10¹⁰增强因子（EF）的新记录。该研究还首次发现，显著的EF主要归因于半导体中等离子体诱导的热电子转移（PIHET）。

本文要点

（1）研究进一步将所制备的Cu₂O纳米阵列开发为一种非酶促和无扩增的SERS芯片，其具有内置校正功能，可灵敏快速地定量SARS-CoV-2的RNA，检测限（LOD）在不到5分钟的时间内可降至60拷贝/mL。

（2）由于无需生物酶和扩增过程，大大缩短了测定时间并将成本降至0.15美元/样本，同时还赋予了SERS芯片在环境空气条件下6个月以上的长期稳定性。

（3）此外，利用从Cu₂O NAs到探针分子的选择性电荷转移、探针分子的特征指纹峰以及探针DNA和病毒RNA之间的核酸杂交的三重识别策略，所开发的SERS芯片实现了对多种SARS-CoV-2 RNA突变的识别，并且该识别能力具有单核苷酸分辨率和可实现高检测通量的20-in-1联合筛查能力。

（4）值得注意的是，这些SERS芯片为SARS-CoV-2变种和其他病原体检测提供了短至3天的更新定制时间，从而有望制造出追踪病毒进化和流行的高效测试工具。

Enduo Feng, et al. Plasmon-Induced Charge Transfer-Enhanced Raman Scattering on a Semiconductor: Toward Amplification-Free Quantification of SARS-CoV-2. Angew. 2023

DOI：10.1002/anie.202309249

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202309249