组成图示
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传感器类型
综述或非传感器论文
检测对象
综述涵盖多种检测对象：抗原/抗体（antigen/antibody）、DNA/RNA（DNA/RNA）、葡萄糖（glucose）、蛋白质（proteins）、肿瘤细胞（tumor cells）；样品基质包括缓冲液、血清、细胞/组织、小鼠体内。
检测原理
等离激元金纳米结构通过LSPR将入射光限制在纳米尺度，引起强散射、吸收和近场增强。当抗体、DNA探针等识别元件与抗原或核酸结合时，纳米颗粒间距或表面介电环境改变，使LSPR吸收/散射峰发生位移；SERS平台利用金纳米间隙的近场增强放大拉曼信号；纳米孔或纳米间隙电极则通过单分子通过时的离子电流/电导变化实现无标记检测。HRP等酶催化反应可进一步放大LSPR位移，光热/光声模式将吸收光快速转为热并产生声信号。信号强度或峰移随被测物浓度增加而变化，从而实现定量或单分子检测。
检测灵敏度
未报告统一LOD/线性范围/R^2；文中代表性数值：target DNA at concentrations as low as 500 femtomolar；SERS signals down to 10 fM concentrations；~70 nm/RIU；129 to 363 nm/RIU；737 nm/RIU；more than 30000 nm/RIU；approximately 1.24-nm per DNA base pair。
效应效果
综述强调p-AuNSs具有生物惰性、生物相容性和可调LSPR，可推动单分子检测。文中代表性表现包括：Au-NNPs的SERS增强因子在1.0×10^8–5.0×10^9之间，信号可至10 fM，足以单分子检测；纳米间隙葡萄糖传感响应<200 ms且无需氧化还原介质；SPR结合EIS可实现亚微米空间分辨率和毫秒时间分辨率的单细胞成像；Au纳米壳/棒/笼光热治疗阈值约35、10、1.5 W/cm2，体内820 nm、4 W/cm2照射可使肿瘤升温ΔT=37.4±6.6°C；Fe3O4/Au磁动光声成像可消除背景。作者认为其可促进癌症诊疗，但临床转化仍受可重复性和器件集成限制。
传感器的构成
- 综述涉及多类平台，无统一传感器构成；代表性层次如下：
- 基底/换能器：玻璃基底、SiO2膜或纳米孔/纳米间隙电极，提供SPR、纳米孔电流或电导换能界面
- 贵金属纳米结构：AuNPs、Au纳米棒、纳米笼、SiO2/Au纳米壳，提供LSPR、SERS、光热与近场增强
- 纳米修饰/间隔层：超薄SiO2或Al2O3壳、聚合物间隔层，控制纳米间隙并隔离SERS活性位点
- 识别元件：抗体、DNA寡核苷酸探针、ss-DNA/ds-DNA，用于抗原或核酸特异性识别
- 信号标记/放大：HRP酶、SERS染料分子、ICG，用于酶催化放大、拉曼标记或光声/荧光信号
- 多功能核壳组分：Fe3O4、Qdot、脂质体，提供磁响应、荧光或药物载体功能
- 读出器件：SPR成像仪、暗场显微镜、拉曼光谱仪、纳米孔电流/纳米间隙电极，输出光谱、电流或图像
中文摘要
本报告综述了面向生物传感与纳米医学的等离激元金纳米结构（p-AuNSs）及超材料的工程化进展。作者指出，金纳米结构可通过局域表面等离激元共振（LSPR）在纳米尺度操控光场，产生强散射、吸收、近场增强和光热效应，从而用于生物标记、传感、成像、药物/基因递送和光热治疗。报告首先概述 p-AuNSs 的光学性质，包括粒径、形状、组分、颗粒间距和周围介电环境对 LSPR 的调控，以及辐射性质、非辐射光热效应和等离激元近场/光力。随后重点讨论等离激元工程的设计策略，包括湿化学尺寸/形状控制、自上而下纳米光刻、纳米间隙/距离工程、表面分子工程和多功能核壳杂化结构。作者强调，精确工程化 p-AuNSs 有望将生物传感灵敏度推向单分子极限，发展新的生物成像模态和单分子分析工具，并推动癌症等疾病诊疗，但临床转化仍面临可重复性、器件集成和真实生物医学应用等挑战。
英文摘要
The fields of biosensing and nanomedicine have recently witnessed an explosion of interest and progress in the design and study of plasmonic Au nanostructures (p-AuNSs) or metamaterials geared towards a broad range of biological and biomedical applications. Due to their tunable and versatile plasmonic properties, such artificially engineered p-AuNSs and materials have the potential to push biosensor sensitivity towards the single-molecule detection limit, enabling new bioimaging modalities and new analytical techniques and tools capable of single-molecule detection, analysis and manipulation, and to revolutionize the diagnosis and treatment of many diseases, including cancers. This report summarizes and highlights recent major advances in the emerging field of bioapplication-oriented engineering of p-AuNSs and hybrids, focusing on design considerations and ways to carry them out. A brief overview of the optical properties of p-AuNSs is introduced, and then the importance of plasmonic engineering and future promising research directions and challenges in the field are discussed.