Abstract: Z. Jin, S. Chen, X. Dong, Z. Zhao, H. Zeng, P. Zhang, H. Yin, S. Zhou, C. Li, C. He, J. Huang, J. Zhang, J. Cheng, H. Zheng, J. Yu, H. Yang, H. Wang, C. Li (in press)

193.174.19.232Abstract: Z. Jin, S. Chen, X. Dong, Z. Zhao, H. Zeng, P. Zhang, H. Yin, S. Zhou, C. Li, C. He, J. Huang, J. Zhang, J. Cheng, H. Zheng, J. Yu, H. Yang, H. Wang, C. Li (in press)

Nature Biomedical Engineering, (), p. (in press) DOI:10.1038/s41551-025-01561-y

Label-free navigation system for grading prostate tumour malignancy in situ via tissue pH and prostate-specific antigen activity

Z. Jin, S. Chen, X. Dong, Z. Zhao, H. Zeng, P. Zhang, H. Yin, S. Zhou, C. Li, C. He, J. Huang, J. Zhang, J. Cheng, H. Zheng, J. Yu, H. Yang, H. Wang, C. Li

Radical prostatectomy is a standard curative approach for high-risk prostate cancer, yet accurately defining tumour margins during surgery remains a major challenge. Intraoperative assessment of prostate tumour malignancy-particularly those with high aggressiveness catalogued in Gleason grade group (GG) >= 3-is crucial to prevent positive surgical margins and minimize postoperative complications. Here we develop a surface-enhanced Raman scattering (SERS)-based navigation system for intraoperative localization of high-grade malignant regions by simultaneously accessing tissue acidity and prostate-specific antigen (PSA) enzymatic activity. This system integrates a sampling pen for automated biomarker extraction from tissue surfaces, a nano-imprinted SERS array producing a ratiometric Raman signal in response to acidity and PSA activity, and a two-dimensional deep-learning model for rapid Raman spectral interpretation. We show that the system can intraoperatively identify GG >= 3 malignancies in fresh prostate tissues from 144 Chinese patients with an area under the receiver operating characteristic curve of 0.89. This SERS-based navigation system holds strong potential to enhance surgical precision, minimize tumour residue and ultimately improve patient outcomes.

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