2025年8月13日，华中科技大学yl23411永利集团官网刘钢教授团队联合中国地质大学材料与化学学院高玉婷团队、南京师范大学食品与制药工程学院黄丽萍团队，在传感领域TOP期刊《Biosensors and Bioelectronics》在线发表最新研究成果：“Photoluminescent molecule-boosted metasurface plasmon resonance via nonradiative energy transfer”。该研究首次将聚集诱导发光（AIE）光致发光分子与多层金属超表面等离激元共振（MetaSPR）芯片深度融合，建立了一种新型“PLMLMSPR”超灵敏蛋白检测平台，为新冠病毒及其变异株的快速、精准识别提供了全新解决方案。

表面等离激元共振（SPR）技术因其免标记、实时、可获取分子互作动力学信息等优势，被广泛应用于分子互作研究和临床诊断。然而，传统SPR在检测低浓度度生物标志物时，灵敏度不足，难以满足复杂样本检测需求。近年来，超表面等离激元共振（MetaSPR）技术通过纳米结构设计和表面化学手段，显著提高了检测灵敏度，但仍需进一步提升以满足新冠病毒等病原体高灵敏检测需求。面对超灵敏检测技术在新兴生物芯片领域的迫切需求，本研究首次提出并验证了一种基于非辐射能量转移机制的创新型超表面等离激元共振（MetaSPR）生物传感器。研究团队设计并制备了多层金属增强的MetaSPR（MLM-MetaSPR）芯片，系统优化了纳米杯阵列结构与多层金属膜厚度；进一步通过卡宾光交联技术引入三维羧甲基壳聚糖支架，显著提升蛋白固定效率与传感器灵敏度。

在MLM-MetaSPR芯片基础上，将光致发光材料标记于抗体，借助三明治免疫夹心法实现信号放大，构建了超灵敏的光致发光分子增强超表面等离子共振（PLMLMSPR）检测平台。PLMLMSPR平台通过将光致发光分子材料与多层金属增强MetaSPR芯片耦合，实现检测信号的显著放大与灵敏度的数量级提升。光致发光材料借助“光子吸收-非辐射能量转移-局域电场增强”的物理机制，显著强化等离激元共振效应。平台采用光致发光分子标记抗体，通过三明治免疫分析体系在不破坏蛋白-配体亲和力的前提下实现信号二次放大，成功构建起面向生物标志物的超灵敏检测体系，并在SARS-CoV-2野生型及多种新兴变异株的快速识别中得到充分验证，展现出卓越的诊断应用潜力。

技术优势与产业化前景  

• 超高灵敏度：LOD 3.5 ng/mL，优于传统SPR平台10倍以上。  

• 快速检测：全流程15分钟，无需复杂前处理。  

• 高通量：芯片可批量制备成96孔板形式，满足大规模筛查需求。  

• 优异稳定性：加速老化实验（37 °C，14天）信号衰减<5%。  

• 广泛适用性：仅需更换捕获抗体与检测抗体，即可拓展至流感、HIV、肿瘤标志物等多元场景。

图1: PL分子通过非辐射能量转移增强超表面等离子体共振效应工程流程及原理示意图。

华中科技大学yl23411永利集团官网博士生陈友倩为论文第一作者，中国地质大学研究生姚文帅为共同第一作者，华中科技大学刘钢教授、中国地质大学高玉婷教授、南京师范大学黄丽萍特聘教授为论文共同通讯作者。华中科技大学为第一完成单位。该项目得到了国家自然科学基金（32471472、22175156）、广州市国家实验室重大项目（GZNL2023A03006）、湖北省重点项目（JD）（2023BAA011）、中央高校基本科研业务费专项资金（YCJJ20251406）、资助。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.bios.2025.117885