组成图示
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传感器类型
其他（电容生物传感器）
检测对象
人免疫球蛋白G（human immunoglobulin G, hIgG）、hIgG聚集体（hIgG aggregates）；样品基质为Tris-HCl缓冲液中的hIgG溶液/免疫球蛋白制剂，以及SEC-UV分离后的hIgG聚集体洗脱液
检测原理
金电极表面先形成硫辛酸自组装单分子层，经EDC活化后共价固定刀豆蛋白A（Con A），再用1-十二硫醇封闭。Con A通过识别hIgG分子上的α-葡萄糖/α-甘露糖等糖基与hIgG特异性结合。hIgG结合后，电极表面介电层厚度增加且疏水性增强，使电极/溶液双电层电容下降。检测时施加50 mV恒电位脉冲，记录电流瞬态i(t)=u/Rs exp(-t/RsC)，由ln i对t线性拟合得到总电容C；以结合前后基线差ΔC=C1-C2作为信号。hIgG浓度越高，结合量越大，电容下降越大，在对数坐标下呈线性。聚集体因分子量大、多价结合更强，电容响应高于单体。葡萄糖可竞争洗脱hIgG实现再生。
检测灵敏度
LOD: 1.0 mg mL^-1；线性范围: 5.0–100 mg mL^-1（对数坐标）；灵敏度斜率: 4.2 nF (mg mL^-1)^-1；R^2 = 0.9986；回归方程: y=4.2291x+10.591
效应效果
该传感器为无标记检测，响应时间约15 min，单电极可连续18次测定而无明显灵敏度损失。5.0–100 mg/mL范围内RSD为5.1%–6.9%；100 mg/mL重复10次RSD 6.6%，电极间RSD 9.2%。小分子糖（D-果糖、D-甘露糖、D-麦芽糖、甲基α-D-葡萄糖苷、甲基α-D-甘露糖苷、β-环糊精）无显著响应；大分子糖（右旋糖酐10/71.4/298/500 kDa、β-环糊精聚合物、糖原）响应小于hIgG。可检测hIgG聚集体至总hIgG的0.01%（5.0 mg/mL），优于SEC-UV对<0.3%聚集体的检测，并可用0.1 M葡萄糖温和再生，适合post-SEC-UV质控。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：金棒电极（Au，Ø3 mm，99.99%），经piranha溶液、氧化铝抛光和等离子清洗，作为电容换能工作电极
- 自组装单分子层（SAM）：硫辛酸（thioctic acid，羧酸终止烷基硫醇，1% w/v乙醇溶液）自组装，形成绝缘层并提供羧基锚点
- 化学活化层：EDC（N-(3-dimethylaminopropyl)-N'-ethyl-carbodiimide hydrochloride，1% w/v乙腈）活化羧基，用于共价连接Con A
- 识别元件：刀豆蛋白A（Con A，jack bean concanavalin A，0.75 mg/mL，Tris-HCl pH 7.4含CaCl2/MgCl2/MnCl2），特异性识别hIgG糖基
- 封闭层：1-十二硫醇（1-dodecanethiol，10 mM乙醇）封闭非特异性位点，降低背景电容
- 再生剂：D-葡萄糖（D-glucose，0.1 M）竞争性置换hIgG，实现传感器再生
- 流动池/读出系统：四电极流注入池（10 μL死体积），铂箔/铂线对参电极、Ag/AgCl外参电极，恒电位仪与Keithley 575数据采集，50 mV脉冲测电容瞬态
中文摘要
本文报道了一种用于人免疫球蛋白G（hIgG）检测与质量控制的流注入电容生物传感器系统。传感平台基于羧酸终止烷基硫醇自组装单分子层（SAMs），并通过共价连接刀豆蛋白A（Con A）作为识别元件。采用循环伏安法和可渗透氧化还原对铁氰化钾评估传感表面的绝缘与电化学特性。该生物传感器可实现无标记、灵敏的hIgG检测，检出限为1.0 mg/mL；在5.0–100 mg/mL范围内，电容响应与hIgG浓度的对数呈线性关系。典型测量时间约15 min，单个电极可连续完成18次测定而无明显灵敏度损失。此外，该传感器还能检测hIgG聚集体，最低可检测至总hIgG含量的0.01%（5.0 mg/mL）。因此，它可作为SEC-UV之后的结合测定方法，用于hIgG生产过程质量控制，弥补SEC-UV单独检测低于总含量0.3%聚集体能力不足的问题。
英文摘要
We report a flow-injection biosensor system with a capacitive transducer for assay and quality control of human immunoglobulin G (hIgG). The sensing platform is based on self-assembled monolayers (SAMs) of carboxylic acid terminated alkyl-thiols with covalently attached concanavalin A. The electrochemical characteristics of the sensor surface were assessed by cyclic voltammetry using a permeable redox couple (potassium ferricyanide). The developed biosensor proved capable of performing a sensitive label-free assay of hIgG with a detection limit of 1.0 microg mL(-1). The capacitance response depended linearly on hIgG concentration over the range from 5.0 to 100 microg mL(-1), in a logarithmic plot. Typical measurements were performed in 15 min and up to 18 successive assays were achieved without significant loss of sensitivity using a single electrode. In addition, the biosensor can detect hIgG aggregates with concentrations as low as 0.01% of the total hIgG content (5.0 microg mL(-1)). Hence, it represents a potential post-size-exclusion chromatography-UV (post-SEC-UV) binding assay for in-process quality control of hIgG, which cannot be detected by SEC-UV singly at concentrations below 0.3% of the total hIgG content.