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Laser & Photonics Reviews｜等離子體傳感技術：助力外泌體檢測分析
2024年12月30日，中國科學院深圳先進技術研究院生物醫(yī)學與健康工程研究所仿生觸覺與智能傳感研究中心（以下簡稱“深圳先進院醫(yī)工所傳感中心”）楊慧團隊在光學國際著名學術期刊《激光與光子學評論》（Laser & Photonics Reviews，影響因子9.8）在線發(fā)表了題為“Recent Advances in Plasmonic Sensing Techniques for Exosome Detection and Composition Analysis”的綜述文章。文章全面總結了表面等離子體傳感技術(SPR)在外泌體檢測中的優(yōu)勢，重點介紹了用于外泌體檢測和表征的SPR傳感器的最新進展，展示了表面等離子體共振生物傳感技術在無標記和實時外泌體檢測中的巨大應用潛力。
文章上線截圖
外泌體作為一類尺寸介于30至200 nm之間的小型膜狀囊泡，可由健康細胞和腫瘤細胞釋放，其攜帶著來自其親本細胞的豐富的分子信息（如 DNA、RNA 和蛋白質），憑借獨特的結構和組成使其成為重要生物標志物(圖1)。外泌體參與細胞間通訊、血管生成、免疫反應和癌癥轉移等關鍵細胞過程，與生命活動息息相關。近年來對外泌體的特異性識別和表征成為了生物醫(yī)學研究和液體活檢領域的焦點。研究者們致力于開發(fā)更加精準、高效的方法來捕捉和分析外泌體，以期在疾病診斷、治療監(jiān)測以及新藥研發(fā)等方面取得突破性進展。
圖1.外泌體的結構和主要成分
表面等離子體共振 (SPR) 對傳感表面上約200 nm波長范圍內的特定生物分子結合事件極為敏感，這與外泌體的大小非常吻合，從而成為外泌體檢測的理想選擇。本綜述系統梳理了不同SPR傳感器的技術路線，重點介紹了傳播SPR (PSPR)和局部SPR (LSPR)平臺(圖2)，詳細闡述了它們的特性、傳感性能和實際應用，并介紹了外泌體特異性結合表面功能化的工作原理,為選擇合適的方法進行特定的外泌體捕獲和檢測提供指導。此外，文章還概述了PSPR、LSPR 和表面增強拉曼散射平臺增強外泌體檢測傳感性能的最新進展及臨床應用。通過綜合分析與對比，本文旨在為外泌體檢測技術的進一步優(yōu)化與拓展提供理論依據與實踐參考。
圖2.PSPR和LSPR傳感基底示意圖
SPR生物傳感技術已成為外泌體檢測的有力工具，未來隨著該技術的集成性、功能性的提升，高特異性和靈敏性外泌體抗體的探索以及外泌體分離純化方案的改進，用于外泌體檢測與分析的等離子體技術有望得到進一步普及，為早期疾病診斷和個性化治療帶來更廣闊的前景。
深圳先進院醫(yī)工所傳感中心楊慧研究員為本文通訊作者，胡玉瑞碩士畢業(yè)生和深圳大學助理教授王煜燁為本文共同第一作者，本工作獲得了國家自然科學基金、廣東省基礎與應用基礎研究基金以及深圳市科技創(chuàng)新委員會等基金的支持。
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