Label-free surface-enhanced Raman spectroscopy coupled with machine learning algorithms in pathogenic microbial identification: Current trends, challenges, and perspectives

Abstract

Infectious diseases caused by microbial pathogens remain a primary contributor to global health burdens. Prompt control and effective prevention of these pathogens are critical for public health and medical diagnostics. Conventional microbial detection methods suffer from high complexity, low sensitivity, and poor selectivity. Therefore, developing rapid and reliable methods for microbial pathogen detection has become imperative. Surface-enhanced Raman Spectroscopy (SERS), as an innovative non-invasive diagnostic technique, holds significant promise in pathogenic microorganism detection due to its rapid, reliable, and cost-effective advantages. This review comprehensively outlines the fundamental theories of Raman Spectroscopy (RS) with a focus on label-free SERS strategy, reporting on the latest advancements of SERS technique in detecting bacteria, viruses, and fungi in clinical settings. Furthermore, we emphasize the application of machine learning algorithms in SERS spectral analysis. Finally, challenges faced by SERS application are probed, and the prospective development is discussed.

Keywords

deep learning / label-free SERS / machine learning / microbial diagnosis / Raman effect / spectroscopy

References

[1] K. Drlica, X. Zhao, Expert Rev. Anti-Infect. Ther. 2021, 19, 601.

[2] A. L. Furst, M. B. Francis, Chem. Rev. 2018, 119, 700.

[3] X. Liang, N. Li, R. Zhang, P. Yin, C. Zhang, N. Yang, K. Liang, B. Kong, NPG Asia Mater. 2021, 13, 8.

[4] Q. Ali, H. Zheng, M. J. Rao, M. Ali, A. Hussain, M. H. Saleem, Y. Nehela, M. A. Sohail, A. M. Ahmed, K. A. Kubar, S. Ali, K. Usman, H. Manghwar, L. Zhou, Chemosphere 2022, 296, 133773.

[5] E. Sheikhzadeh, M. CHamsaz, A. Turner, E. Jager, V. Beni, Biosens. Bioelectron. 2016, 80, 194.

[6] Y. Shang, Q. Ye, Q. Wu, R. Pang, B. Zhou, C. Wang, X. Xiang, F. Li, J. Wang, Y. Zhang, J. Wang, X. Sun, J. Zhang, Food Control 2021, 125, 107896.

[7] C. Chakvetadze, A. Purcarea, A. Pitsch, J. Chelly, S. Diamantis, IDCases 2017, 8, 94.

[8] H. Liu, Z. Wei, J. Yang, Y. Wang, J. Hu, Y. Tang, Y. Diao, Pol. J. Vet. Sci. 2022, 25, 109.

[9] F. S. de Siqueira e Oliveira, A. M. da Silva, M. T. T. Pacheco, H. E. Giana, L. Silveira, Lasers Med. Sci. 2021, 36, 289.

[10] M. Jaureguiberry, L. V. Madoz, M. J. Giuliodori, K. Wagener, I. Prunner, T. Grunert, M. Ehling-Schulz, M. Drillich, R. L. de la Sota, Acta Vet. Scand. 2016, 58, 81.

[11] K.F. Romanolo, L. Gorski, S. Wang, C.R. Lauzon, PLoS One 2015, 10, e0143425.

[12] H. E. Giana, L. Silveira, R. A. Zângaro, M. T. T. Pacheco, J. Fluoresc. 2003, 13, 489.

[13] K. Maquelin, C. Kirschner, L.-P. Choo-Smith, N. Ngo-Thi, T. Van Vreeswijk, M. Stammler, H. P. Endtz, H. A. Bruining, D. Naumann, G. J. Puppels, J. Clin. Microbiol. 2003, 41, 324.

[14] G. Faridfar, M. Zeinoddini, S. Akbarzedehkolahi, S. Faridfar, A. S. Nemati, Int. Microbiol. 2021, 24, 115.

[15] Y. Choi, J. H. Hwang, S. Y. Lee, Small Methods 2018, 2, 1700351.

[16] F. U. Ciloglu, A. M. Saridag, I. H. Kilic, M. Tokmakci, M. Kahraman, O. Aydin, Analyst 2020, 145, 7559.

[17] P. Wang, H. Sun, W. Yang, Y. Fang, Biosensors 2022, 12, 1171.

[18] I. Chirca, Future Med. 2019, 14, 1007.

[19] N. Kuhar, S. Sil, T. Verma, S. Umapathy, RSC Adv. 2018, 8, 25888.

[20] M. Fan, G. F.S. Andrade, A. G. Brolo, Anal. Chim. Acta 2020, 1097, 1.

[21] L. Jiang, M. M. Hassan, S. Ali, H. Li, R. Sheng, Q. Chen, Trends Food Sci. Technol. 2021, 112, 225.

[22] H. Tang, C. Zhu, G. Meng, N. Wu, J. Electrochem. Soc. 2018, 165, B3098.

[23] I. Bruzas, W. Lum, Z. Gorunmez, L. Sagle, Analyst 2018, 143, 3990.

[24] Y.-F. Qin, X.-Y. Lu, Z. Shi, Q.-S. Huang, X. Wang, B. Ren, L. Cui, Anal. Chem. 2022, 94, 12416.

[25] X. Liu, M. Knauer, N. P. Ivleva, R. Niessner, C. Haisch, Anal. Chem. 2010, 82, 441.

[26] L. Liu, W. Ma, X. Wang, S. Li, Biosensors 2023, 13, 350.

[27] S. Pahlow, S. Meisel, D. Cialla-May, K. Weber, P. Rösch, J. Popp, Adv. Drug Deliv. Rev. 2015, 89, 105.

[28] Z. Huang, A. Zhang, Q. Zhang, D. Cui, J. Mater. Chem. B 2019, 7, 3755.

[29] J. Zhang, Y. Liu, H. Li, S. Cao, X. Li, H. Yin, X. Dong, X. Zhang, J. Innovative Opt. Health Sci. 2022, 15, 2240001.

[30] A. Rahman, S. Kang, W. Wang, Q. Huang, I. Kim, P. J. Vikesland, ACS Appl. Nano Mater. 2022, 5, 259.

[31] R. G. Brereton, J. Chemom. 2015, 29, 9.

[32] S. Stewart, M. A. Ivy, E. V. Anslyn, Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 70.

[33] H. Zhou, L. Xu, Z. Ren, J. Zhu, C. Lee, Nanoscale Adv. 2023, 5, 538.

[34] B. Huang, Z. Li, J. Li, Nanoscale 2018, 10, 21320.

[35] J.-W. Lyu, X. D. Zhang, J.-W. Tang, Y.-H. Zhao, S.-L. Liu, Y. Zhao, N. Zhang, D. Wang, L. Ye, X. L. Chen, L. Wang, B. Gu, Microbiol. Spectr. 2023, 11, e04126.

[36] J.-W. Tang, Q.-H. Liu, X.-C. Yin, Y.-C. Pan, P.-B. Wen, X. Liu, X. X. Kang, B. Gu, Z. B. Zhu, L. Wang, Front. Microbiol. 2021, 12, 696921.

[37] F. U. Ciloglu, A. Caliskan, A. M. Saridag, I. H. Kilic, M. Tokmakci, M. Kahraman, O. Aydin, Sci. Rep. 2021, 11, 18444.

[38] J. Yang, J. Xu, X. Zhang, C. Wu, T. Lin, Y. Ying, Anal. Chim. Acta 2019, 1081, 6.

[39] Y. LeCun, Y. Bengio, G. Hinton, Nature 2015, 521, 436.

[40] X. Lu, H. M Al-Qadiri, M. Lin, B. A. Rasco, Food Bioprocess Technol. 2011, 4, 919.

[41] L. Kong, P. Zhang, J. Yu, P. Setlow, Y. Li, Anal. Chem. 2010, 82, 8717.

[42] C. V. Raman, K. S. Krishnan, Nature 1928, 121, 501.

[43] D. Cui, L. Kong, Y. Wang, Y. Zhu, C. Zhang, Environ. Sci. Ecotechnol. 2022, 11, 100187.

[44] P. L. Stiles, J. A. Dieringer, N. C. Shah, R. P. Van Duyne, Annu. Rev. Anal. Chem. 2008, 1, 601.

[45] C. A. T. dos Santos, R. N. Páscoa, J. A. Lopes, TrAC, Trends Anal. Chem. 2017, 88, 100.

[46] N. Siraj, D. K. Bwambok, P. N. Brady, M. Taylor, G. A. Baker, M. Bashiru, S. Macchi, A. Jalihal, I. Denmark, T. Le, B. Elzey, D. A. Pollard, S. O. Fakayode, Appl. Spectrosc. Rev. 2021, 56, 615.

[47] K. S. Lee, Z. Landry, F. C. Pereira, M. Wagner, D. Berry, W. E. Huang, G. T. Taylor, J. Kneipp, J. Popp, M. Zhang, J. X. Cheng, R. Stocker, Nat. Rev. Methods Primers 2021, 1, 80.

[48] M. Harz, M. Kiehntopf, S. Stöckel, P. Rösch, E. Straube, T. Deufel, J. Popp, J. Biophotonics 2009, 2, 70.

[49] A. Saletnik, B. Saletnik, C. Puchalski, Molecules 2021, 26, 1537.

[50] J. S. Berg, A. Schwedt, A.-C. Kreutzmann, M. M. Kuypers, J. Milucka, Appl. Environ. Microbiol. 2014, 80, 629.

[51] A. Nakar, A. Pistiki, O. Ryabchykov, T. Bocklitz, P. Rösch, J. Popp, J. Biophotonics 2022, 15, e202200005.

[52] M. Liu, P. Zhu, L. Zhang, Y. Gong, C. Wang, L. Sun, L. Wang, R. Chen, Y. Mao, X. Fu, T. Xu, Y. Ji, Q. Dong, B. Ma, J. Zhang, J. Xu, Clin. Chem. 2022, 68, 1064.

[53] M. G. Albrecht, J. A. Creighton, J. Am. Chem. Soc. 1977, 99, 5215.

[54] B. Nikoobakht, J. Wang, M. A El-Sayed, Chem. Phys. Lett. 2002, 366, 17.

[55] M. Usman, J.-W. Tang, F. Li, J.-X. Lai, Q.-H. Liu, W. Liu, L. Wang, J. Adv. Res. 2023, 51, 91.

[56] P. Wang, S. Pang, J. Chen, L. McLandsborough, S. R. Nugen, M. Fan, L. He, Analyst 2016, 141, 1356.

[57] R. Prucek, V. Ranc, L. Kvítek, A. Panáček, R. Zbořil, M. Kolář, Analyst 2012, 137, 2866.

[58] M. Fleischmann, P. J. Hendra, A. J. McQuillan, Chem. Phys. Lett. 1974, 26, 163.

[59] D. L. Jeanmaire, R. P. Van Duyne, J. Electroanal. Chem. Interfacial Electrochem. 1977, 84, 1.

[60] R. P. Van Duyne, K. L. Haller, R. I. Altkorn, Chem. Phys. Lett. 1986, 126, 190.

[61] D. S. Grubisha, R. J. Lipert, H.-Y. Park, J. Driskell, M. D. Porter, Anal. Chem. 2003, 75, 5936.

[62] S. Efrima, B. Bronk, J. Phys. Chem. B 1998, 102, 5947.

[63] I. S. Patel, W. R. Premasiri, D. T. Moir, L. D. Ziegler, J. Raman Spectrosc. 2008, 39, 1660.

[64] A. E. Grow, L. L. Wood, J. L. Claycomb, P. A. Thompson, J. Microbiol. Methods 2003, 53, 221.

[65] L. Bi, X. Wang, X. Cao, L. Liu, C. Bai, Q. Zheng, J. Choo, L. Chen, Talanta 2020, 220, 121397.

[66] M. A. Tahir, X. Zhang, H. Cheng, D. Xu, Y. Feng, G. Sui, H. Fu, V. K. Valev, L. Zhang, J. Chen, Analyst 2020, 145, 277.

[67] H. Chen, S.-G. Park, N. Choi, J.-I. Moon, H. Dang, A. Das, S. Lee, D. G. Kim, L. Chen, J. Choo, Biosens. Bioelectron. 2020, 167, 112496.

[68] G. Bodelón, V. Montes-García, C. Costas, I. Pérez-Juste, J. Pérez-Juste, I. Pastoriza-Santos, L. M. Liz-Marzán, ACS Nano 2017, 11, 4631.

[69] L. Tan, C. Y. Effah, S. He, E. K. Drokow, C. Agboyibor, A. Sangmor, H. Yuan, L. Ding, X. Li, T. Sun, Y. Wu, Vib. Spectrosc. 2023, 127, 103560.

[70] X. Zhou, H. Pu, D.-W. Sun, Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 2021, 61, 2277.

[71] J. Yi, W. Xiao, G. Li, P. Wu, Y. He, C. Chen, P. Ding, T. Kai, Appl. Microbiol. Biotechnol. 2020, 104, 9877.

[72] Y. Liu, H. Zhou, Z. Hu, G. Yu, D. Yang, J. Zhao, Biosens. Bioelectron. 2017, 94, 131.

[73] Q. Zhang, X. Lu, P. Tang, D. Zhang, J. Tian, L. Zhong, Plasmonics 2016, 11, 1361.

[74] M. Li, J. Zhang, S. Suri, L. J. Sooter, D. Ma, N. Wu, Anal. Chem. 2012, 84, 2837.

[75] J.-H. Lee, B.-C. Kim, O. Byeung-Keun, J.-W. Choi, J. Biomed. Nanotechnol. 2015, 11, 2223.

[76] M. Darmostuk, S. Rimpelova, H. Gbelcova, T. Ruml, Biotechnol. Adv. 2015, 33, 1141.

[77] F. R. Madiyar, S. Bhana, L. Z. Swisher, C. T. Culbertson, X. Huang, J. Li, Nanoscale 2015, 7, 3726.

[78] A. Germond, T. Ichimura, T. Horinouchi, H. Fujita, C. Furusawa, T. M. Watanabe, Commun. Biol. 2018, 1, 85.

[79] E. Akanny, A. Bonhommé, C. Commun, A. Doleans-Jordheim, C. Farre, F. Bessueille, S. Bourgeois, C. Bordes, J. Raman Spectrosc. 2020, 51, 619.

[80] H. Tian, G. Zhuang, A. Ma, C. Jing, J. Microbiol. Methods 2012, 89, 153.

[81] W. Liu, J.-W. Tang, J.-Y. Mou, J.-W. Lyu, Y.-W. Di, Y.-L. Liao, Y. F. Luo, Z. K. Li, X. Wu, L. Wang, Front. Microbiol. 2023, 14, 1101357.

[82] L. Wang, X.-D. Zhang, J.-W. Tang, Z.-W. Ma, M. Usman, Q.-H. Liu, C. Y. Wu, F. Li, Z. B. Zhu, B. Gu, Comput. Struct. Biotechnol. J. 2022, 20, 5364.

[83] Y. Wang, K. Lee, J. Irudayaraj, J. Phys. Chem. C 2010, 114, 16122.

[84] L. F. Tadesse, C.-S. Ho, D.-H. Chen, H. Arami, N. Banaei, S. S. Gambhir, S. S. Jeffrey, A. A. E. Saleh, J. Dionne, Nano Lett. 2020, 20, 7655.

[85] M. Kahraman, K. Keseroğlu, M. Çulha, Appl. Spectrosc. 2011, 65, 500.

[86] Y.-T. Yeh, K. Gulino, Y. Zhang, A. Sabestien, T.-W. Chou, B. Zhou, Z. Lin, I. Albert, H. Lu, V. Swaminathan, E. Ghedin, M. Terrones, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2020, 117, 895.

[87] B. O. Otange, Z. Birech, J. Okonda, R. Rop, Anal. Bioanal. Chem. 2017, 409, 3253.

[88] L. Wang, J.-W. Tang, F. Li, M. Usman, C.-Y. Wu, Q.-H. Liu, H. Q. Kang, W. Liu, B. Gu, Microbiol. Spectr. 2022, 10, e02580.

[89] Z. Guo, M. Wang, A. O. Barimah, Q. Chen, H. Li, J. Shi, H. R El-Seedi, X. Zou, Int. J. Food Microbiol. 2021, 338, 108990.

[90] J. Xia, W. Li, M. Sun, H. Wang, Nanomaterials 2022, 12, 3572.

[91] N. E. Dina, A. Colniță, N. Leopold, C. Haisch, Proced. Technol. 2017, 27, 203.

[92] D. Yang, H. Zhou, C. Haisch, R. Niessner, Y. E. YingReproducible, Talanta 2016, 146, 457.

[93] N. E. Mircescu, H. Zhou, N. Leopold, V. Chiş, N. P. Ivleva, R. Niessner, A. Wieser, C. Haisch, Anal. Bioanal. Chem. 2014, 406, 3051.

[94] S. K. Koya, S. Yurgelevic, M. Brusatori, C. Huang, L. N. Diebel, G. W. Auner, J. Surg. Res. 2019, 244, 111.

[95] S. K. Gahlaut, D. Savargaonkar, C. Sharan, S. Yadav, P. Mishra, J. P. Singh, Anal. Chem. 2020, 92, 2527.

[96] M. Chisanga, H. Williams, D. Boudreau, J. N. Pelletier, S. Trottier, J.-F. Masson, Anal. Chem. 2023, 95, 3638.

[97] J.-W. Tang, J.-Q. Li, X.-C. Yin, W.-W. Xu, Y.-C. Pan, Q.-H. Liu, B. Gu, X. Zhang, L. Wang, Front. Microbiol. 2022, 13, 843417.

[98] J. Lukose, A. K. Barik, N. Mithun, P. M. Sanoop, S. D. George, V. M. Murukeshan, S. Chidangil, Biophys. Rev. 2023, 15, 199.

[99] S. Yadav, S. Senapati, D. Desai, S. Gahlaut, S. Kulkarni, J. Singh, Colloids Surf. B Biointerfaces 2021, 198, 111477.

[100] Y. Lu, Y. Lin, Z. Zheng, X. Tang, J. Lin, X. Liu, M. Liu, G. Chen, S. Qiu, T. Zhou, Y. Lin, S. Feng, Biomed. Opt. Express 2018, 9, 4755.

[101] Z. Zhang, S. Jiang, X. Wang, T. Dong, Y. Wang, D. Li, X. Gao, Z. Qu, Y. Li, Sens. Actuators B Chem. 2022, 359, 131568.

[102] J.-W. Tang, R. Qiao, X.-S. Xiong, B.-X. Tang, Y.-W. He, Y.-Y. Yang, P. Ju, P.-B. Wen, X. Zhang, L. Wang, Int. J. Biol. Macromol. 2022, 222, 1027.

[103] A. Bajaj, A. M. Shrivastav, E. Eltzov, N. Alkan, I. Abdulhalim, Talanta 2021, 235, 122776.

[104] X. Su, Y. Xu, H. Zhao, S. Li, L. Chen, Talanta 2019, 194, 903.

[105] N. E Dina, A. M. R. Gherman, V. Chiş, C. Sârbu, A. Wieser, D. Bauer, C. Haisch, Anal. Chem. 2018, 90, 2484.

[106] E. Witkowska, T. Jagielski, A. Kamińska, A. Kowalska, A. Hryncewicz-Gwóźdź, J. Waluk, Anal. Methods 2016, 8, 8427.

[107] Y. Huang, Y. Gu, X. Liu, T. Deng, S. Dai, J. Qu, G. Yang, L. Qu, Biosens. Bioelectron. 2022, 209, 114253.

[108] Y.-Y. Han, Y.-C. Lin, W.-C. Cheng, Y.-T. Lin, L.-J. Teng, J.-K. Wang, Y. L. Wang, Sci. Rep. 2020, 10, 12538.

[109] R. Hunter, A. N. Sohi, Z. Khatoon, V. R. Berthiaume, E. I. Alarcon, M. Godin, M. Godin, H. Anis, Sens. Actuators B Chem. 2019, 300, 126907.

[110] X. Lin, D. Lin, Y. Chen, J. Lin, S. Weng, J. Song, S. Feng, Adv. Funct. Mater. 2021, 31, 2103382.

[111] B. Foxman, Infect. Dis. Clin. 2014, 28, 1.

[112] W. Premasiri, Y. Chen, P. Williamson, D. Bandarage, C. Pyles, L. Ziegler, Anal. Bioanal. Chem. 2017, 409, 3043.

[113] O. Žukovskaja, S. Agafilushkina, V. Sivakov, K. Weber, D. Cialla-May, L. Osminkina, J. Popp, Talanta 2019, 202, 171.

[114] L. Wu, Z. Wang, S. Zong, Y. Cui, Biosens. Bioelectron. 2014, 62, 13.

[115] S. T. Jonak, Z. Liu, J. Liu, T. Li, B. V. D’Souza, J. A. Schiaffino, S. Oh, Y. H. Xie, Sens. Diagn. 2023, 2, 90.

[116] Y. Song, H. Bian, T. Zeng, T. Lin, Y. Liu, S. Deng, J. Liao, Z. Mao, S. Chen, Curr. Nanosci. 2023, 19, 338.

[117] J.-W. Tang, F. Li, X. Liu, J.-T. Wang, X.-S. Xiong, X.-Y. Lu, X.-Y. Zhang, Y.-T. Si, Z. Umar, A. C. Y. Tay, B. J. Marshall, W.-X. Yang, B. Gu, L. Wang, Lab. Invest. 2024, 100310.

[118] A. Kamińska, E. Witkowska, A. Kowalska, A. Skoczyńska, P. Ronkiewicz, T. Szymborski, J. Waluk, Anal. Methods 2016, 8, 4521.

[119] K. El Bouchefry, R. S. de Souza, in Knowledge Discovery in Big Data from Astronomy and Earth Observation, Elsevier 2020, Ch.12.

[120] W. Lu, X. Chen, L. Wang, H. Li, Y. V. Fu, Anal. Chem. 2020, 92, 6288.

[121] Y. Song, A. K. Kaster, J. Vollmers, Y. Song, P. A. Davison, M. Frentrup, G. M. Preston, I. P. Thompson, J. C. Murrell, H. Yin, C. N. Hunter, W. E. Huang, Microb. Biotechnol. 2017, 10, 125.

[122] A. B. Beyene, W.-N. Su, H.-C. Tsai, W. A. Tegegne, C.-H. Chen, C.-C. Huang, D. Mares, V. Prajzler, W. H. Huang, B. J. Hwang, ACS Appl. Nano Mater. 2022, 5, 11567.

[123] Y. S. Mary, Y. S. Mary, M. Krátký, J. Vinsova, C. Baraldi, M. C. Gamberini, Spectrochim. Acta Mol. Biomol. Spectrosc. 2021, 249, 119329.

[124] A. Zhu, S. Ali, T. Jiao, Z. Wang, Q. Ouyang, Q. Chen, Compr. Rev. Food Sci. Food Saf. 2023, 22, 1466.

[125] X. Zhou, Z. Hu, D. Yang, S. Xie, Z. Jiang, R. Niessner, C. Haisch, H. Zhou, P. Sun, Adv. Sci. 2020, 7, 2001739.

[126] F. Boschetto, T. Adachi, S. Horiguchi, D. Fainozzi, F. Parmigiani, E. Marin, W. Zhu, B. J. McEntire, T. Yamamoto, N. Kanamura, O. Mazda, E. Ohgitani, G. Pezzotti, J. Biomed. Opt. 2018, 23, 056002.

[127] L. Cui, K. Yang, H.-Z. Li, H. Zhang, J.-Q. Su, M. Paraskevaidi, F. L. Martin, B. Ren, Y. G. Zhu, Anal. Chem. 2018, 90, 5082.

[128] C. J. C Burges, Found. Trends Mach. Learn. 2010, 2, 275.

[129] Y. Qi, D. Hu, Y. Jiang, Z. Wu, M. Zheng, E. X. Chen, Y. Liang, M. A. Sadi, K. Zhang, Y. P. Chen, Adv. Opt. Mater. 2023, 11, 2203104.

[130] S. Balakrishnama, A. Ganapathiraju, J. Picone, in Proceedings IEEE Southeastcon’99. Technology on the Brink of 2000, IEEE, Lexington, KY, USA 1999, pp. 78–81.

[131] S. Guo, J. Popp, T. Bocklitz, Nat. Protoc. 2021, 16, 5426.

[132] T. Yamamoto, J. N. Taylor, S. Koseki, K. Koyama, J. Microbiol. Methods 2021, 190, 106326.

[133] R. L. McCreery, Raman Spectroscopy for Chemical Analysis, John Wiley & Sons 2005.

[134] Y. Liu, J. Xu, Y. Tao, T. Fang, W. Du, A. Ye, Analyst 2020, 145, 3297.

[135] S. Bashir, H. Nawaz, M. I. Majeed, M. Mohsin, A. Nawaz, N. Rashid, F. Batool, S. Akbar, M. Abubakar, S. Ahmad, S. Ali, M. Kashif, Spectrochim. Acta Mol. Biomol. Spectrosc. 2021, 258, 119831.

[136] K. Naseer, M. Saleem, S. Ali, B. Mirza, J. Qazi, Spectrochim. Acta Mol. Biomol. Spectrosc. 2019, 222, 117181.

[137] S. Bashir, H. Nawaz, M. I. Majeed, M. Mohsin, S. Abdullah, S. Ali, N. Rashid, M. Kashif, F. Batool, M. Abubakar, S. Ahmad, A. Abdulraheem, Photodiagn. Photodyn. Ther. 2021, 34, 102280.

[138] C. Wichmann, M. Chhallani, T. Bocklitz, P. Rösch, J. Popp, Anal. Chem. 2019, 91, 13688.

[139] H. Cheng, C. Xu, D. Zhang, Z. Zhang, J. Liu, X. Lv, Photodiagn. Photodyn. Ther. 2020, 30, 101735.

[140] R. Kothari, Y. Fong, M. C Storrie-Lombardi, Sensors 2020, 20, 6260.

[141] G. Dastgir, M. I. Majeed, H. Nawaz, N. Rashid, A. Raza, M. Z. Ali, M. Shakeel, M. Javed, U. Ehsan, S. Ishtiaq, R. Fatima, A. Abdulraheem, Photodiagn. Photodyn. Ther. 2022, 38, 102758.

[142] W. Liu, J.-W. Tang, J.-W. Lyu, J.-J. Wang, Y.-C. Pan, X.-Y. Shi, Q. H. Liu, X. Zhang, B. Gu, L. Wang, Microbiol. Spectr. 2022, 10, e02409.

[143] F. Pedregosa, G. Varoquaux, A. Gramfort, V. Michel, B. Thirion, O. Grisel, M. Blondel, P. Prettenhofer, R. Weiss, V. Dubourg, J. Vanderplas, A. Passos, D. Cournapeau, M. Brucher, M. Perrot, E. Duchesnay, J. Mach. Learn. Res. 2011, 12, 2825.

[144] M. R. V. Pérez, H. R. N. Contreras, J. A. S. Herrera, J. P. L. Ávila, H. M. R. Tobías, F. D.-B. Martínez, R. F. Ramírez, Á. G. R. Vázquez, Plant Pathol. J. 2018, 34, 381.

[145] D. Granato, J. S. Santos, G. B. Escher, B. L. Ferreira, R. M. Maggio, Trends Food Sci. Technol. 2018, 72, 83.

[146] L.-Y. Zhang, B. Tian, Y.-H. Huang, B. Gu, P. Ju, Y. Luo, J. Tang, L. Wang, PeerJ 2023, 11, e16161.

[147] R. Goodacre, E. M. Timmins, R. Burton, N. Kaderbhai, A. M. Woodward, D. B. Kell, P. J. Rooney, Microbiology 1998, 144, 1157.

[148] F. Cui, Y. Yue, Y. Zhang, Z. Zhang, H. S. Zhou, ACS Sens. 2020, 5, 3346.

[149] B. Lorenz, P. Rösch, J. Popp, Anal. Bioanal. Chem. 2019, 411, 5445.

[150] Y.-Y. Song, L. Ying, Shanghai Arch. Psychiatry 2015, 27, 130.

[151] S. Yan, S. Wang, J. Qiu, M. Li, D. Li, D. Xu, Q. Liu, Talanta 2021, 226, 122195.

[152] N. Kanno, S. Kato, M. Ohkuma, M. Matsui, W. Iwasaki, S. Shigeto, iScience 2021, 24, 102975.

[153] C.-S. Ho, N. Jean, C. A. Hogan, L. Blackmon, S. S. Jeffrey, M. Holodniy, N. Banaei, A. E. Saleh, S. Ermon, J. Dionne, Nat. Commun. 2019, 10, 4927.

[154] W. J. Thrift, S. Ronaghi, M. Samad, H. Wei, D. G. Nguyen, A. S. Cabuslay, C. E. Groome, P. J. Santiago, P. Baldi, A. I. Hochbaum, R. Ragan, ACS Nano 2020, 14, 15336.

[155] S. Bernard, L. Heutte, S. Adam, in 2009 International Joint Conference on Neural Networks, IEEE, Atlanta, GA, USA, 2009, pp. 302–307.

[156] R. Botta, P. Chindaudom, P. Eiamchai, M. Horprathum, S. Limwichean, C. Chananonnawathorn, V. Patthanasettakul, B. Kaewseekhao, K. Faksri, N. Nuntawong, Tuberculosis 2018, 108, 195.

[157] S. Khan, R. Ullah, A. Khan, R. Ashraf, H. Ali, M. Bilal, M. Saleem, Photodiagn. Photodyn. Ther. 2018, 23, 89.

[158] J. Gerretzen, E. Szymańska, J. J. Jansen, J. Bart, H.-J. van Manen, E. R. van den Heuvel, L. M. C. Buydens, Anal. Chem. 2015, 87, 12096.

[159] R. Luo, J. Popp, T. Bocklitz, Analytica 2022, 3, 287.

[160] J. Xu, X. Yi, G. Jin, D. Peng, G. Fan, X. Xu, X. Chen, H. Yin, J. M. Cooper, W. E. Huang, ACS Chem. Biol. 2022, 17, 376.

[161] J. Plou, P. S. Valera, I. Garcia, C. D. de Albuquerque, A. Carracedo, L. M Liz-Marzan, ACS Photon. 2022, 9, 333.

[162] W. J. Thrift, A. Cabuslay, A. B. Laird, S. Ranjbar, A. I. Hochbaum, R. Ragan, ACS Sens. 2019, 4, 2311.

[163] J. Langer, D. Jimenez de Aberasturi, J. Aizpurua, R. A Alvarez-Puebla, B. Auguié, J. J. Baumberg, G. C. Bazan, S. E. J. Bell, A. Boisen, A. G. Brolo, J. Choo, D. Cialla-May, V. Deckert, L. Fabris, K. Faulds, F. J. García de Abajo, R. Goodacre, D. Graham, A. J. Haes, C. L. Haynes, C. Huck, T. Itoh, M. Käll, J. Kneipp, N. A. Kotov, H. Kuang, E. C. Le Ru, H. K. Lee, J. F. Li, X. Y. Ling, S. A. Maier, T. Mayerhöfer, M. Moskovits, K. Murakoshi, J. M. Nam, S. Nie, Y. Ozaki, I. Pastoriza-Santos, J. Perez-Juste, J. Popp, A. Pucci, S. Reich, B. Ren, G. C. Schatz, T. Shegai, S. Schlücker, L. L. Tay, K. G. Thomas, Z. Q. Tian, R. P. Van Duyne, T. Vo-Dinh, Y. Wang, K. A. Willets, C. Xu, H. Xu, Y. Xu, Y. S. Yamamoto, B. Zhao, L. M. Liz-Marzán, ACS Nano 2019, 14, 28.

[164] J. Lu, J. Chen, C. Liu, Y. Zeng, Q. Sun, J. Li, Z. Shen, S. Chen, R. Zhang, Microb. Biotechnol. 2022, 15, 1270.

[165] L. Wang, J.-W. Tang, F. Li, M. Usman, C.-Y. Wu, Q.-H. Liu, H. Q. Kang, W. Liu, B. Gu, Microbiol. Spectr. 2022, 10, e02580.

[166] F. Lussier, V. Thibault, B. Charron, G. Q. Wallace, J.-F. Masson, TrAC, Trends Anal. Chem. 2020, 124, 115796.

[167] D. P. Dos Santos, M. M. Sena, M. R. Almeida, I. O. Mazali, A. C. Olivieri, J. E. Villa, Anal. Bioanal. Chem. 2023, 415, 3945.

[168] Z.-W. Ma, J.-W. Tang, Q.-H. Liu, J.-Y. Mou, R. Qiao, Y. Du, C. Y. Wu, D. Q. Tang, L. Wang, J. Biomol. Struct. Dyn. 2023, 41, 14285.

RIGHTS & PERMISSIONS

2024 The Authors. Interdisciplinary Medicine published by Wiley-VCH GmbH on behalf of Nanfang Hospital, Southern Medical University.