Hedgehog particles (HPs) replicating the spiky geometry of pollen grains revealed surprisingly high dispersion stability regardless of whether their hydrophobicity/hydrophilicity matches that of the media or not. This property designated as omnidispersibility is attributed to the drastic reduction of van der Waals interactions between particles coated with stiff nanoscale spikes as compared to particles of the same dimensions with smooth surfaces. One may hypothesize but it remains unknown, however, whether HPs modified with polymers or nanoparticles (NPs) would retain this property. Surface modifications of the spikes will expand the functionalities of HPs, making possible their utilization as omnidispersible carriers. Here, we show that HPs carrying dense conformal coatings made by layer-by-layer (LBL/LbL) assembly maintain dispersion stability in environments of extreme polarity and ionic strength. HPs, surface-modified by multilayers of polymers and gold NPs, are capable of surface-enhanced Raman scattering (SERS) and overcome the limited colloidal stability of other SERS probes. The agglomeration resilience of HPs leads to a greater than one order of magnitude increase of SERS intensity as compared to colloids with smooth surfaces and enables simultaneous detection of several targets in complex media with high ionic strength. Omnidispersible optically active colloids open the door for rapid multiplexed SERS analysis in biological fluids and other applications.

中文翻译：

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用于多重生物传感的具有多层涂层的全分散刺猬颗粒

Hedgehog 粒子 (HP) 复制了花粉粒的尖刺几何形状，无论其疏水性/亲水性是否与介质相匹配，都显示出令人惊讶的高分散稳定性。这种被称为全分散性的特性归因于与具有光滑表面的相同尺寸的颗粒相比，涂覆有坚硬纳米级尖刺的颗粒之间的范德华相互作用急剧减少。人们可能会假设但仍然未知，然而，用聚合物或纳米粒子 (NPs) 修饰的 HPs 是否会保留这种特性。尖峰的表面修饰将扩展 HPs 的功能，使其成为全分散载体。这里，我们表明，带有由逐层 (LBL/LbL) 组装制成的致密保形涂层的 HPs 在极端极性和离子强度的环境中保持分散稳定性。由多层聚合物和金纳米粒子表面改性的 HPs 能够进行表面增强拉曼散射 (SERS) 并克服其他 SERS 探针有限的胶体稳定性。与具有光滑表面的胶体相比，HP 的团聚弹性导致 SERS 强度增加了一个数量级以上，并且能够在具有高离子强度的复杂介质中同时检测多个目标。全分散性光学活性胶体为生物体液和其他应用中的快速多路 SERS 分析打开了大门。由多层聚合物和金纳米粒子表面改性，能够进行表面增强拉曼散射 (SERS) 并克服其他 SERS 探针有限的胶体稳定性。与具有光滑表面的胶体相比，HPs 的团聚弹性导致 SERS 强度增加一个数量级以上，并且能够同时检测具有高离子强度的复杂介质中的多个目标。全分散性光学活性胶体为生物体液和其他应用中的快速多路 SERS 分析打开了大门。由多层聚合物和金纳米粒子表面改性，能够进行表面增强拉曼散射 (SERS) 并克服其他 SERS 探针有限的胶体稳定性。与具有光滑表面的胶体相比，HPs 的团聚弹性导致 SERS 强度增加一个数量级以上，并且能够同时检测具有高离子强度的复杂介质中的多个目标。全分散性光学活性胶体为生物体液和其他应用中的快速多路 SERS 分析打开了大门。与具有光滑表面的胶体相比，HPs 的团聚弹性导致 SERS 强度增加一个数量级以上，并且能够同时检测具有高离子强度的复杂介质中的多个目标。全分散性光学活性胶体为生物体液和其他应用中的快速多路 SERS 分析打开了大门。与具有光滑表面的胶体相比，HPs 的团聚弹性导致 SERS 强度增加一个数量级以上，并且能够同时检测具有高离子强度的复杂介质中的多个目标。全分散性光学活性胶体为生物体液和其他应用中的快速多路 SERS 分析打开了大门。