南湖新闻网讯（通讯员 汪雨婷）近日，我校生物医学与健康学院/化学学院、农业微生物资源发掘与利用全国重点实验室孙耀教授团队在国际权威综合期刊Journal of the American Chemical Society (JACS)和Angewandte Chemie International Edition (ACIE)上连续发表分子光谱技术应用于临床液体活检领域的重要突破。

表面增强拉曼散射(SERS)凭借实时、无损及操作简便等优势，在分子诊断领域已展现出重要的应用潜力。然而，随着国家对重大与新发疾病的临床即时快检技术（POCT）提出了更高要求，分子光谱测量技术的时效性与精准性也面临新的挑战。一方面，当前SERS检测主要依赖固-液界面上的被动传质过程，时效性明显不足，无法满足POCT的需求；另一方面，现有SERS检测的通道数扩展主要依赖商用拉曼报告分子的随机筛选，不仅耗时耗力，且易产生光谱重叠，导致检测通道容量严重受限。

针对SERS检测时效性不足的瓶颈，受自然界河流流经鹅卵石河床时产生湍流现象的启发，课题组提出了利用微湍流增强电流体力加速传质的新思路，即在铝箔上原位制备出具有“纳米鹅卵石（nanopebble）”结构的不对称微电极，利用该微形貌在电场下诱导产生强烈的微湍流增强电流体力，成功打破界面流体中的静态区。一方面，微湍流效应显著加快液滴的传质速率与分子识别效率；另一方面，电流体力所产生的剪切力降低了非特异性吸附带来的信号干扰，最终使拉曼检测的灵敏度与特异性均获得数量级提升。随后，课题组聚焦于肺癌液体活检关键标志物ctDNA的精准测量。ctDNA在血液中含量极低，且常淹没于大量野生型DNA背景中，实现单碱基水平的精准识别极具挑战，当前多数检测手段难以满足临床多重即时检测的需求。在微湍流增强电流体力的工作基础上，课题组进一步利用自主创制的拉曼分子调色板，在131例临床血浆样本中验证了对肺癌早期相关的6种关键ctDNA的突变单碱基同步定量POCT，其检测灵敏度远高于临床金标准qPCR，并结合机器学习算法实现了肺癌的精准评估、预后分层及治疗监测。该成果将界面传质、拉曼分子创制与临床诊断融为一体，颠覆了传统静态孵育的低效模式，为肺癌的精准诊疗提供了关键技术支撑。该研究成果在线发表在Journal of the American Chemical Society, 2026, 148, 14400-14414)。原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.6c01526。

针对SERS检测通道数严重受限的瓶颈，课题组从拉曼位移与分子振动能级相关的原理出发，提出了利用分子定位取代策略精准调频拉曼位移的新思路，即利用分子对称性（邻位、对位及间位取代）及取代基的电子效应（推拉电子）改变分子的力键常数，并在该理论指导下创制了一系列具有不同分子振动能级分布的拉曼分子库。这些分子在对不同目标物响应后，产生互不串扰的拉曼谱峰。随后，课题组聚焦于呼吸道多重感染的临床液体活检，利用手持式拉曼光谱仪（厦门普识纳米科技有限公司）在139例临床样本中实现了对六种呼吸道病原体的精准、快速同步筛查，进而推动了分子光谱在实际临床即时检测应用及转化。同时，该研究也可以为重大传染病的精准防控，提供快速追本溯源及精准分源辨析的支持。该研究成果在线发表在Angewandte Chemie, 2026, 65, e8848523)。原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.8848523。

该研究受国家自然科学基金、湖北省重点项目和华中农业大学“要术开物计划”培育项目及生等资助。我校生物医学与健康学院/化学学院孙耀教授、华中师范大学李俊容副教授为共同通讯作者。

审核：孙耀