近日，国际顶级期刊Analytical Chemistry (American Chemical Society（美国化学会) 旗下分析化学顶级期刊，中科院一区Top，IF=6.7）上发表了我校医学部冯军教授与生化学院程昊副研究员合作的论文Novel Ratiometric Surface- Enhanced Raman Scattering (SERS) Biosensor for Ultrasensitive Quantitative Monitoring of Human Carboxylesterase‑1 in Hepatocellular Carcinoma Cells Using Ag-Au Nano- flowers as SERS Substrate。论文第一作者为程昊和其研究生陈瑞珏，冯军教授为论文通讯作者，广西科技大学为论文唯一署名单位。

人羧酸酯酶1（hCE1）是一种主要在肝脏中表达的肝脏特异性蛋白酶，在许多内源性酯类和大量酯类药物的水解代谢以及其他生物过程中发挥着至关重要的作用，也可作为肝细胞损伤的血清学指标候选物。然而，在复杂生物体系中hCE1的真实活性的检测仍然是一项具有挑战性的工作。程昊、冯军团队合理地设计了一种高选择性比率SERS生物传感器，用于选择性实时监测肝癌细胞（HepG-2）中hCE1的活性水平的变化，以精确监测肝功能的动态变化或在萌芽阶段及早发现与肝损伤相关的信号。

该比率SERS生物传感器，采用Ag-Au NFs为SERS基底。带有酰胺键和炔基的拉曼静默区分子（tag A）作为拉曼报告分子，使用硫氰酸钠作为内标分子（tag B）。在hCE1存在的情况下，tag A 中的酰胺键通过hCE1发生水解，在I2000 cm-1处观察到的 SERS 信号强度降低，而内标分子tag B在 I 2115 cm-1 处的SERS信号强度不变。hCE1活性与比率峰强度（I2000 cm-1 / I 2115 cm-1）呈负相关。比率SERS探针策略采用比率响应，通过促进内在校准来纠正检测条件的时间和空间变化引起的信号波动，拉曼静默区报告分子的应用降低了内源性生物分子的干扰，从而实现了HepG-2 细胞内 hCE1 活性的高灵敏度、可重现和无干扰的SERS检测。该SERS传感器成功监测了氯丙嗪等药物诱使细胞内hCE1释放至细胞外，证实了氯丙嗪肝损伤后细胞内外hCE1活性差异。该项研究显示了比率型SERS 生物传感器在监测活细胞内hCE1活性方面的潜力，有助于hCE1生理功能的进一步研究，有利于肝损伤疾病发展的潜在化学机制的阐明。

上述研究工作得到了国家自然科学基金资助项目(82460704，82260701)；广西自然科学基金项目(2020GXNSFAA297168)；广西科技项目(AD21220149)的资金支持。

论文信息

Hao Cheng,† Ruijue Chen,† Yaqin Zhan, Wuheng Dong, Qiying Chen, Ying Wang, Pei Zhou, Si Gao, Wenyi Huang, Lijun Li, Jun Feng*. Novel Ratiometric Surface-Enhanced Raman Scattering (SERS) Biosensor for Ultrasensitive Quantitative Monitoring of Human Carboxylesterase-1 in Hepatocellular Carcinoma Cells Using Ag- Au Nanoflowers as SERS Substrate. Anal. Chem. 2024, https://doi.org/10.1021/acs. analchem.4c04763

论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.analchem.4c04763