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天然药物小分子是从天然植物中提取的内源性药物活性成分,其生物相容性好,但水溶性较差,多为脂溶性。生物标志物是一类用于评价生理及病理过程、药物干预反应和机体受损程度的物质,主要包括小分子、DNA、RNA、酶和蛋白质等。由于这两类物质与人类的生存健康息息相关,因此受到大众和科学工作者的密切关注,对于其在某体系中含量的检测评估更是成为研究重点。对于天然药物小分子采用的标准方法多为色谱或色质联用;而对于生物标志物由于其特殊的生物理化特性,采用的标准方法则多为酶联免疫试剂盒、PCR扩增基因组测序等方法,但这些标准方法前处理复杂,耗时长。表面增强拉曼（SERS）技术由于高灵敏度、高选择性和快速等优点,在生物样品检测中具有巨大应用前景。而常用的SERS基底即Au、Ag纳米溶胶大多为水热法合成,表现出亲水性,水溶性较差的天然药物小分子难以靠近基底表面热点区域导致其增强效果不佳;同时,许多生物标志物如氨基酸和酶等,其本身拉曼散射截面积较小,难以测得其信号。本论文中,对基底表面进行功能化修饰从而引入表面作用力和表面反应。通过表面作用力捕获远离基底表面的药物小分子,并将其固定在基底表面热点区域,从而实现拉曼信号的增强;通过在基底表面进行生物标志物的特异性理化、生化反应,并通过探针与修饰层作用后,转化其信号变化,从而实现用SERS方法直接或间接地快速检测目标物。主要研究内容如下:1.由于马兜铃酸I这一天然药物小分子的水溶性较差,其在Ag纳米粒子表面的SERS信号很弱。根据分子对接计算可得,牛血清白蛋白（BSA）与马兜铃酸I存在非常强的氢键作用力。本工作合成了Ag@BSA核壳纳米粒子,利用牛血清白蛋白与马兜铃酸I之间的非共价键作用,捕获并固定目标物到基底表面热点区域,实现对马兜铃酸I的快速灵敏检测。2.细胞内谷胱甘肽（GSH）水平与各种疾病密切相关,有很多报道证明与正常细胞相比,癌细胞内谷胱甘肽水平呈现高表达趋势。由于GSH自身拉曼散射截面小,直接SERS检测GSH并不灵敏。本工作合成了Au@MnO2纳米粒子,修饰的超薄二氧化锰壳层同时具有特异性识别谷胱甘肽和信号转化的作用,基于Au@MnO2-TMB的SERS传感器对谷胱甘肽可特异性灵敏检测,并能够对细胞内谷胱甘肽水平进行快速可靠评估。3.多核苷酸激酶（PNK）能催化ATP的γ-磷酸转移到DNA或RNA的5′-磷酸末端,即DNA末端磷酸化。这一反应在核酸代谢、DNA损伤修复、DNA复制和重组等方面具有重要意义。本工作合成了Au@Ag@MnO2纳米粒子,修饰的超薄二氧化锰纳米薄膜具有类似石墨烯的性质——吸附磷酸骨架暴露而带负电的单链DNA,杂交形成双链DNA后则从材料表面脱附。根据多核苷酸激酶的特异性反应,引入另一核酸外切酶λexo,可从5’到3’特异性剪切磷酸化双链DNA释放出单链DNA,从而实现信号转化。该SERS方法能够对T4 PNK进行灵敏的特异性检测,并可用于对PNK抑制剂的筛选。