上海
炎症相关氧化应激广泛参与肿瘤进展、免疫调控和组织损伤修复等多种生理病理过程。炎症发生时，局部微环境中活性氧水平通常会显著升高，其中过氧化氢（H2O2）因具有相对稳定性，并与炎症反应密切相关，被认为是评价炎症氧化状态的重要标志物。因此，实现复杂生物体系中 H2O2的灵敏、稳定检测，对于炎症监测、疾病诊断和组织修复过程评估具有重要意义。然而，传统H2O2检测方法在复杂生物样品中容易受到背景信号和大分子干扰的影响，导致检测灵敏度和重复性受限。表面增强拉曼散射（SERS）具有高灵敏度、分子指纹识别能力强、谱峰窄和信号稳定等优势，为低丰度 H2O2检测提供了有效手段。与此同时，纳米酶可通过催化放大反应将微弱的氧化信号转化为可检测的光谱信号，在生物分析中展现出良好的应用潜力。
近期，吉林大学超分子结构与材料全国重点实验室徐抒平教授课题组报道了水凝胶微球限域 Au@Pt 纳米酶的 SERS 传感平台相关成果以“Hydrogel Microbead-Confined Nanozyme-SERS Sensor for Robust Detection of Hydrogen Peroxide in Complex Biological Systems”为题发表在国际化学权威杂志ACS Sensors上（DOI: 10.1021/acssensors.6c01164）。
研究人员首先合成Au@Pt 纳米酶，并通过微流控液滴模板和紫外光交联方法将其封装于 PEGDA 水凝胶微球中。图一展示了包埋Au@Pt 的水凝胶微珠（HMBs） 的制备和应用策略。该水凝胶微球作为微反应器，可在炎症环境中响应H2O2，并催化 TMB 氧化生成具有 SERS 信号的oxTMB，实现炎症氧化状态的光谱检测。
图一：
水凝胶微球 SERS 传感平台构建示意图（来源：ACS Sensors）
显微镜图像显示，所得水凝胶微球具有良好的球形结构和尺寸均一性，平均粒径约为 58 μm。为了验证水凝胶微球的尺寸选择性通透能力，研究人员分别采用小分子 FITC 和大分子 FITC-dextran 进行荧光示踪实验。结果显示，小分子 FITC 能够顺利进入水凝胶微球内部，而大分子 FITC-dextran 主要被阻挡在微球外部，说明该水凝胶网络可以允许 H2O2、TMB 等小分子反应物扩散进入，同时有效隔离蛋白质、多糖等大分子干扰物。该尺寸选择性屏障为后续复杂生物体系中H2O2的稳定、抗干扰 SERS 检测提供了重要基础。
图二：
水凝胶微球的尺寸选择透过性
（来源：ACS Sensors）
研究人员将 Au@Pt-doped HMBs 用于不同胶质瘤相关细胞的炎症氧化状态分析。LPS 刺激后，不同细胞产生的H2O2水平存在明显差异，并表现出不同的 SERS 光谱特征。结合机器学习分析，该平台能够有效区分不同细胞的炎症氧化特征，展示了其在细胞氧化状态分析中的应用潜力。
图三：
炎症氧化特征用于胶质瘤相关细胞区分
（来源：ACS Sensors）
为进一步验证该传感平台在复杂生物组织中的实际应用能力，研究人员构建了小鼠舌部创伤模型，并利用 Au@Pt-doped HMBs 对创伤修复过程中的局部 H2O2水平进行原位 SERS 检测。结果显示，损伤后第 2 天创伤部位处于急性炎症阶段，SERS 信号最强，表明局部 H2O2水平显著增加。到第 6 天时，随着炎症反应减弱和组织修复推进，SERS 信号明显降低，并伴随修复相关标志物 CD206 的增强。该结果说明，该水凝胶微球传感平台能够实时反映创伤愈合过程中的炎症氧化动态。
图四：
小鼠舌部创伤模型中的炎症监测
（来源：ACS Sensors）
小结
本研究构建了一种水凝胶微球限域 Au@Pt 纳米酶的 SERS 传感平台，通过将纳米酶催化放大、SERS 光谱检测和水凝胶尺寸选择性隔离相结合，实现了复杂生物体系中炎症相关H2O2的稳定、灵敏检测。该平台不仅能够用于细胞炎症氧化特征分析，还可实现动物创伤修复过程中的原位氧化状态监测，为炎症相关疾病检测、组织修复评估和复杂生物样品分析提供了研究策略。
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