A flexible plasmonic SERS hydrogel patch for metabolite sensing on bio-interfaces

等离子体子 材料科学 纳米技术 分析物 纳米颗粒 生物分子 聚乙烯醇 等离子纳米粒子 表面增强拉曼光谱 拉曼光谱 银纳米粒子 检出限 分子 荫罩 拉曼散射 表面等离子共振 代谢物
作者
Yuting Yang,Zehou Su,Xi Liu,Jiaying Song,Chunchun Li,Yikai Xu,Jian Ye,Lin Lm
出处
期刊:Nanoscale [Royal Society of Chemistry]
卷期号:18 (6): 3105-3113
标识
DOI:10.1039/d5nr04403k
摘要

The growing demand for real-time, non-invasive monitoring of biochemical molecules has driven the development of advanced, flexible sensing materials. Surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) offers high molecular specificity and ultralow detection limits. While rigid SERS substrates based on plasmonic nanoparticle arrays provide strong signal enhancements, they lack the mechanical compatibility and conformal adhesion required for dynamic biological surfaces, such as human skin or neural tissues. Here, we present a flexible SERS hydrogel patch for the label-free detection of metabolites at bio-interfaces. The patch integrates a self-assembled silver nanoparticle film with an ultrathin polyvinyl alcohol (PVA) hydrogel layer to achieve good plasmonic enhancement, mechanical durability, conformity and reliable SERS stability. The SERS patch allows the detection of metabolites within 6 min upon analyte exposure, enabling the label-free detection of key metabolites, such as glucose, uric acid and urea with concentrations down to 1 μM, 50 μM and 1 mM, respectively. We demonstrate the versatility of this platform by performing ex vivo experiments on porcine brain and muscle tissues to simulate real-world application scenarios in brain-machine interfaces and implantable sensors. This work demonstrates the feasibility of SERS hydrogel-based flexible platforms for the in situ monitoring of metabolites at bio-interfaces.
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