组成图示
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传感器类型
综述或非传感器论文
检测对象
淀粉样纤维生长（amyloid fibril growth）及可溶性蛋白单体（insulin、Aβ(1–40)、glucagon、SH3 domain）；抑制剂/分子伴侣（TMAO、aB-crystallin、sHsp）；样品基质：缓冲液/溶液
检测原理
该综述所述无标记检测将淀粉样聚集反应限制在传感器表面。QCM中，预形成种子纤维通过巯基或连接分子固定于金/石英表面，可溶性蛋白单体在聚集促进条件下添加至纤维末端，使固液界面质量增加；石英晶体共振频率随之负移，频率变化与吸附质量及黏弹性阻尼相关，从而反映生长速率。SPR中，种子纤维或单体固定于金/银表面，单体添加或抑制剂结合改变近表面折射率，引起共振角或响应单位（RU）变化。纤维持续延伸提供天然信号放大，抑制剂结合则降低延伸速率或产生结合信号，实现动力学与热力学读出。
检测灵敏度
LOD: 500 nM (Aβ peptide, QCM)；LOD: 1 μM (Aβ, SPR)
效应效果
无标记表面方法避免染料化学计量和荧光标记干扰，可用参考传感器和惰性单分子层控制非特异吸附，AFM证实信号来自纤维延伸。QCM可在数分钟内测定生长速率，较传统检测的数小时至数天更快；Aβ低至500 nM，比荧光法低约一个数量级，且同一表面纤维可在不同溶液中重复检测。SPR可秒级实时监测，连续流动维持低浓度，精确温控支持热力学测定，Aβ低至1 μM可观察到纤维延伸。方法还可区分TMAO与aB-crystallin等抑制剂的可逆/不可逆作用，具有高灵敏度、高通量、低体积和易集成微流控价值。
传感器的构成
- 基底/换能器：石英晶体（QCM）或金/银金属膜（SPR），提供压电振荡或等离子体共振换能
- 表面修饰层：金表面巯基自组装单分子层（SAM）或羧基化葡聚糖（dextran）基质，用于共价固定种子纤维
- 识别元件：预形成淀粉样种子纤维（insulin、SH3、Aβ(1–40)、glucagon等），作为纤维延伸生长位点
- 封闭层：惰性巯基终止自组装单分子层，覆盖未固定金表面，减少非特异蛋白吸附
- 信号标记物：无外源标记物，直接利用纤维生长导致的质量或折射率变化
- 读出层：QCM频率变化或SPR响应单位（RU）/共振角变化
中文摘要
不可控的纤维状蛋白聚集与多种异常生物过程相关，因此发展定量体外检测对于在分子水平解析淀粉样生长及外源物种影响至关重要。本文综述了基于无标记技术的生物传感器方法，重点讨论石英晶体微天平（QCM）和表面等离子共振（SPR）在淀粉样纤维生长检测中的应用。传统方法依赖刚果红、硫黄素T等染料或荧光标记，存在染料结合化学计量、灵敏度、机制不清以及标记可能干扰聚集等问题。表面无标记方法将蛋白聚集反应引导至传感器表面，利用机械或光学响应直接监测纤维延伸。QCM通过石英晶体共振频率变化检测固液界面质量增加，可在数分钟内测定生长速率，并用于监测种子纤维上单体添加或从头聚集；SPR通过金属表面等离子体共振角度对近表面折射率变化敏感，可实时、连续流动地监测纤维延伸、单体结合及抑制剂作用。这些方法具有高灵敏度、低体积、快速和易集成微流控等优势，为淀粉样生长动力学与热力学研究提供了有力平台。
英文摘要
Uncontrolled fibrous protein aggregation is implicated in a range of aberrant biological phenomena. Much effort has consequently been directed towards establishing quantitative in vitro assays of this process with the aim of probing amyloid growth in molecular detail as well as elucidating the effect of additional species on this reaction. In this paper, we discuss some recent approaches based on label-free technologies focussed on achieving these objectives. Several biosensor techniques have been developed to monitor biomolecular assembly without the requirement for fluorophore marker molecules; in particular quartz crystal microbalance and surface plasmon resonance measurements provide advantageous alternatives to traditional spectroscopic methods and are currently receiving increasing attention in the context of amyloid growth assays.