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2026 article

Nucleic-Acid-Amplification-Free and Fluorescent-Label-Free RNA Detection with a Dual-Scale Gold Nanoparticle–Enhanced Fiber-Optic SPR Biosensor

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Rattachement africain : us, de, au. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

Highly sensitive RNA detection at ultralow concentrations remains challenging for conventional surface plasmon resonance (SPR) biosensors because low-molecularI biomolecules induce only weak effective refractive-index perturbations within the limited evanescent-field penetration depth. Here, we report a dual-scale gold nanoparticle (AuNP)-enhanced fiber-optic SPR biosensor that overcomes this intrinsic limitation through a mechanism-guided sandwich-type architecture. The sensor employs a multimode fiber-single-mode fiber-multimode fiber (MMF-SMF-MMF) configuration to enhance evanescent-field excitation at the metal-dielectric interface. Plasmonic amplification is achieved by decoupling probe immobilization and signal enhancement into two AuNP populations with distinct roles: large AuNPs functionalized with probe DNA form a stable, high-density recognition layer on the gold-coated fiber surface, while small AuNPs conjugated with target RNA act as mobile amplification units. Upon specific DNA-RNA hybridization, a hierarchical plasmonic sandwich structure is formed within the effective sensing volume, enabling synergistic enhancement through near-field electromagnetic coupling and mass-loading effects. Finite-element simulations and experiments consistently demonstrate substantially stronger localized electromagnetic fields and higher refractive-index sensitivity compared with bare gold films and monolayer AuNP-modified SPR sensors. Importantly, the assay does not rely on nucleic-acid amplification reactions or fluorescent labeling. The sensor exhibits a linear response to RNA concentrations from 0 to 700 fM, achieving a sensitivity of 6.5 pm/fM and a detection limit of 97 fM, corresponding to a 7.5-fold signal enhancement over conventional single-layer AuNP-based SPR sensors. This work demonstrates that a dual-scale AuNP-assisted sandwich architecture can effectively amplify weak SPR responses from thiol-modified model RNA targets without requiring nucleic-acid amplification reactions. Further optimization toward direct detection of unmodified RNA in real biological samples will be pursued in future work.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Nucleic-Acid-Amplification-Free and Fluorescent-Label-Free RNA Detection with a Dual-Scale Gold Nanoparticle–Enhanced Fiber-Optic SPR Biosensor
Date Crossref
12/08/2026
Éditeur
American Chemical Society (ACS)
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Où se fait cette recherche

  • Northeastern University pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • Leibniz Institute of Photonic Technology pays non établi dans la notice
    Structure de recherche
  • University of South Australia pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • Adelaide University pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • The University of Adelaide pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure

Northeastern University, Leibniz Institute of Photonic Technology et University of South Australia, avec 2 autres affiliations.

Une affiliation ne permet pas de déduire la nationalité d’un auteur.

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