生物成像对生物体直观、清晰的洞察，为癌症的筛查、诊断和术中手术指导提供了有力的支撑。表面增强拉曼散射 (SERS) 纳米探针由于其指纹光谱的高灵敏度和特异性等优势，在生物成像领域引起了广泛的关注。

     然而，SERS成像在临床应用中还面临着挑战：（1）高光学背景。来源为金属基底的光致发光背景、生物组织的拉曼和荧光背景。光学背景将导致光谱基线抬升，CCD易饱和，无法延长采集时间。（2）环境光的干扰。来源为手术灯等照明光源。环境光（可能含有尖锐的拉曼峰或宽背景）叠加到光谱中，对成像的质量产生干扰。因此传统拉曼成像时需要关闭环境光，减少其产生的干扰，但这又对手术等操作带来不便。

    为了解决上述问题，上海交通大学生物医学工程学院叶坚教授团队开发了一种具有高信背比（SBR）和抗环境光干扰能力的金银核壳结构SERS纳米探针用于生物成像。该工作在ACS Applied Materials & Interfaces期刊上发表，题为“Surface-Enhanced Raman Scattering Bioimaging with an Ultrahigh Signal-to-Background Ratio under Ambient Light”。本工作中金银核壳结构纳米探针由金纳米棒作为内核，纳米银作为外壳，中间吸附对巯基苯甲腈（4-MBN）分子作为拉曼报告分子，即Au@MBN@Ag。

图1. 在环境光下具有高信背比的SERS术中生物成像示意图

图2. 环境光（a）卤素灯和（b）荧光灯下采集的拉曼光谱和SLN成像。

     本工作提高SBR和抵抗环境光干扰的思路如下：（1）银层显著提高了拉曼信号，并通过非共振激发抑制了金属颗粒的光致发光背景；（2）近红外激光降低了生物组织的拉曼散射和自发荧光背景；（3）使用探针在生物静默区（1800-2800 cm^-1）的拉曼峰，避免了生物组织拉曼信号的影响，也避开了环境光的干扰。

    本工作将该纳米探针应用在小鼠前哨淋巴结SERS活体成像中实现了超过100的SBR，比传统的金纳米棒SERS纳米探针高约5倍。在环境光下，该探针的拉曼峰能够避开环境光背景，因此可以实现抗环境光干扰的高对比度成像，解决了黑暗条件带来的不便。本工作研发的SERS探针有望为拉曼成像的临床应用提供新的思路。

    论文第一作者为上海交通大学生物医学工程学院硕士生朱硕和博士生邓斌格，论文通讯作者为上海交通大学生物医学工程学院叶坚教授。

论文链接：

https://doi.org/10.1021/acsami.2c01063