近日，中国科学院合肥物质院智能所黄青研究员团队成功开发出一种集成表面增强拉曼散射（SERS）与比色检测的双模式柔性水凝胶传感器，可实现对肺癌挥发性有机化合物（VOC）生物标志物己醛的超灵敏检测，为肺癌早期无创筛查提供了新的解决方案。相关研究成果发表于国际权威期刊《化学工程杂志》上。

肺癌早期诊断对提升治愈率至关重要，然而现有影像学方法存在设备依赖性强、成本高等局限，难以普及应用。呼吸组学通过分析呼出气中挥发性有机物（VOCs）为无创筛查提供了新路径，其中己醛是一种具有高特异性的潜在生物标志物，但如何实现其低浓度精准检测是关键技术瓶颈。

针对这一挑战，研究团队成功研制了一种基于银纳米立方体包覆钴镍层状双氢氧化物（AgNCs@Co-Ni LDH）的双模式水凝胶传感贴片。该材料兼具优异表面增强拉曼散射（SERS）效应和吸附性能。将其与显色剂MBTH共同固定于琼脂糖水凝胶中，当接触含己醛气体时，MBTH与己醛发生特异性反应，既产生肉眼可辨的蓝色变化，用于比色分析，又可生成强SERS信号，实现双模式交叉验证，显著提高可靠性。

该传感器表现卓越：SERS检测限低至3.34×10⁻¹³ M，比色检测在1×10⁻¹² M至1×10⁻⁷ M范围内线性良好，兼具超高灵敏度与宽检测范围。水凝胶三维多孔结构有效稳定材料、促进气体吸附与反应，将检测时间缩短至1.5分钟。团队还开发了配套的智能手机图像识别系统“ColorSeek”，通过卷积神经网络（CNN）实现比色结果的自动分析。在临床验证中，该系统对肺癌患者与健康人呼出气样本实现了精确区分，模型分类准确率超过95%，AUC值达0.998，说明该传感器能准确区分肺癌患者与健康人群的呼出气体样本，展示其临床应用潜力。

该研究为肺癌早期无创筛查提供了创新工具，并为其他疾病VOC标志物检测技术的发展奠定了坚实基础。此项研究与东南大学、波兰国家核研究中心等多家单位合作，并得到国家自然科学基金以及中国科学院2025年专项交流计划等项目的资助。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.168343

构建AgNCs@Co-Ni LDH为功能基质的水凝胶传感贴片，通过SERS与比色双模测量方式检测痕量VOC气体标志物，并结合智能手机以及相关深度学习算法，以应用于肺癌无创早筛。