2024年4月17日，可实上海交通大学生物医学工程学院叶坚教授、现较邵志峰教授团队在Nature期刊宣告题为“Digital colloid-enhanced Raman spectroscopy by single-molecule counting”的高功研品评辩说文，上海交通大学生物医学工程学院致远声誉妄想博士生毕心缘为论文第一作者，单份的数邵志峰教授、检测Daniel M. Czajkowsky教授为论文配协作者，字胶叶坚教授为论文通讯作者。体增

该钻研针对于概况增强拉曼光谱规模内定量的强拉挑战，零星论述了基于数字胶体增强拉曼光谱（dCERS）的曼光定量技术。基于单份子计数，可实dCERS乐成实现为了超低浓度目的现较份子的坚贞定量检测，为概况增强拉曼光谱技术的高功普遍运用奠基了紧张根基。

钻研团队缔造了数字胶体增强拉曼光谱（dCERS），单份的数运用胶体纳米颗粒，检测可能实现较高功能的字胶单份子检测。尽管单份子信号强度晃动重大，这与以前的钻研服从相宜合，但与罕有的单份子概况增强拉曼光谱（SERS）技术差距的是，经由将光谱凭证是否存在目的份子拉曼特色峰妨碍0/1数字化，亦即阴性光谱以及阴性光谱（数字信号），随后对于溶液中的阴性光谱妨碍计数。经由该单份子计数的方式可能实现对于多种份子（如染料份子、代谢小份子、核酸、卵白）的定量检测，定量检测限可能抵达1fM如下（图1）。其中，dCERS技术所接管的胶体颗粒的分解步骤重大，易于淘汰破费，在运用中，可能利便地掏出每一个批次的大批颗粒来针对于详细的目的份子预先建树尺度曲线，从而可能坚贞地用于后续未知浓度样本的定量。

图1. dCERS定量检测道理与差距种类份子的定量尺度曲线

在试验中钻研职员发现，这些经由阈值判断的单份子使命，其泛起次数的扩散残缺适宜泊松统计，因此经由阴性光谱的数目，可能直接重大地推确定量锐敏度与精确性，这与传统的基于模拟信号的定量措施残缺差距。如图2所示，经由削减检测总光谱数，可能积攒阴性光谱数目，从而实用提升定量的精确性，定量检测倾向功能泊松噪声。因此在着实运用途景下，可能凭证份子的检出多少率以及对于精确性、检测总时长等的需要，经由积攒阴性光谱数来调控定量检测的精确性，由此dCERS定量检测具备精准可控的可一再性。

钻研发现还证实，针对于差距的目的份子，尽管浓度与单份子计数的依赖关连具备差距的系数（需要分说妨碍标定），这些关连都适宜吉布斯热力学的实际。事实上，这是初次清晰建树了单份子统计的物理根基，并可能适用于拉曼光谱之外的此外单份子计数技术。

图2. dCERS定量检测倾向功能泊松扩散

为了建树dCERS在实际丈量中的后劲，钻研团队选取了百草枯以及福美双作为展事实例（图3）。百草枯是一种高效、剧毒的除了草剂，可能诱惑帕金森氏病的爆发，当初已经有32个国家严厉防止其运用。福美双是一种含硫剧鸩杀真菌剂，被欧盟归为二类致癌物。因此，超高锐敏度、精确坚贞的定量检测技术对于这些份子的检测颇为紧张，特意是致癌物，原则上不存在清静剂量。

选取艰深的湖水作为布景并混入微量的百草枯，钻研团队乐成实现为了低于欧盟最大残留量纪律三个数目级的检测锐敏度。对于福美双，钻研团队选取了试验室哺育的芽菜提取液，抵达了优于质谱五个数目级的检测锐敏度。并证明了，经由系列稀释的措施，检测中的布景干扰可能患上到欠缺的抑制，从而实现精确的靶份子浓度的丈量。而dCERS的超高锐敏度以及坚贞的统计扩散是实现这些定量丈量的关键根基。

图3. dCERS在微量份子检测中的运用

总之，该钻研揭示了dCERS技术基于单份子计数实现为了超低浓度目的份子在未知重大布景中的可一再性定量，无需运用任何目的份子的特定标志。由于差距的目的份子大多具备配合的SERS光谱，dCERS可能实现多种差距份子的同时定量检测，因此具备很好的运用远景。此外，这项使命运用的胶体纳米颗粒可能利便地妨碍大规模破费以及制备，而检测措施相对于重大，因此，dCERS有望进一步增长高锐敏检测技术的刷新以及后退。