近日，我室研究生郑凯（第一作者）和张培晴研究员（通讯作者）在国际生物传感器领域权威期刊《Biosensors and Bioelectronics》（IF=10.5）上发表了题为“Biosensing of malachite green in fish using a high-stability fiber-optic SERS probe biosensor fabricated via laser-induced self-assembly and silica encapsulation”的研究论文。文章链接：https://doi.org/10.1016/j.bios.2025.118342。

Graphical abstract

       孔雀石绿是一种高毒性的三苯甲烷类化合物，曾被用于水产养殖中的病害防治，但其具有致癌、致畸、致突变风险，已被包括中国、欧盟、美国在内的多国明令禁止。然而，由于其成本低廉、抗菌效果显著，非法使用现象仍时有发生，对食品安全和公众健康构成严重威胁。传统检测方法如高效液相色谱、液质联用等虽精确，但依赖大型仪器和专业操作，难以实现现场快速筛查。表面增强拉曼散射（SERS）技术具有“指纹识别”能力强、灵敏度高、检测快速等优势。然而，传统SERS基底多为平面器件，难以适应复杂环境的原位检测；而常规光纤SERS探针虽具备远程检测潜力，但其表面易氧化的贵金属纳米结构往往稳定性差，信号衰减快，严重限制了实际应用。

       针对上述挑战，本研究创新性地提出了一种融合激光诱导自组装与改进型Stöber二氧化硅封装的混合制备策略。首先，通过水热法合成尺寸均一的银纳米立方体，并利用激光诱导光热对流与光学梯度力，将其高效、可控地自组装于多模光纤端面，形成高密度SERS“热点”。随后，采用改良的溶胶-凝胶法，在纳米结构表面包裹一层超薄、均匀的二氧化硅（SiO₂）保护膜，成功制备出二氧化硅封装光纤SERS探针（SEFO-SERS Probe）。该二氧化硅保护层发挥了关键作用：一方面，它将银纳米结构与外界环境物理隔离，显著抑制了银的氧化与硫化；另一方面，它有效阻止了银离子的溶出，降低了探针的潜在生物毒性，提升了生物相容性。实验表明，封装后的探针在30天后仍能保持83%的初始SERS信号强度，而未经封装的探针信号强度已衰减至57%，长期稳定性得到革命性提升。

图1. (a)光纤SERS探针（涂层处理前）的SERS信号（CV作为待测分子）。(b-c) 光纤SERS探针（涂层处理前）分别在1179 cm⁻¹和1590 cm⁻¹的线性拟合；(d) SEFO-SERS探针（涂层处理后）的SERS信号（CV作为待测分子）。(e-f) SEFO-SERS探针（经涂层处理后）分别在1179 cm⁻¹处和1590 cm⁻¹处的线性拟合；（g-i）纤维SERS探针的氧化（涂层处理前）（j-l） SEFO-SERS探针的氧化（经涂层处理后）。

       该SEFO-SERS探针展现出优异的传感性能。以孔雀石绿为目标分析物，其在溶液中的检测限低至1.27×10-7 M，并在10-7 M至10-3 M范围内具有良好的线性响应（R²=0.95173）并在湖水，鱼血液，及鱼体内进行了基质效应的分析。更重要的是，研究团队成功将探针集成于微型化针尖内，构建了便携式检测系统，并实现了对活体鱼鳃部孔雀石绿残留的直接、原位、快速检测，避免了繁琐的样品前处理步骤。

图2. (a) SEFO-SERS探针的MG检测（b-d） SEFO-SERS探针在1175 cm⁻¹1221 cm⁻¹和1619 cm⁻¹处的线性拟合 (e) 鱼鳃中孔雀石绿的检测 (f) 检测示意图。

       本研究不仅为制备高稳定性、低生物毒性的SERS探针提供了一种普适性新策略，而且成功推动了SERS技术从实验室走向实际场景应用。所开发的便携式光纤SERS传感系统，为水产养殖、食品安全监管等领域提供了一种高效、灵敏的现场筛查工具，在保障“舌尖上的安全”方面具有广阔的应用前景。