组成图示
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传感器类型
微流控生物传感器
检测对象
干扰素-γ（interferon-gamma, IFN-γ）；样品基质：重组人IFN-γ标准溶液/缓冲液（文中未明确临床样品基质）
检测原理
PMMA检测区先经氧等离子体活化，再涂覆PEI提供氨基；TR催化蛋白A上的酪氨酸/组氨酸标签生成邻醌，与PEI氨基共价结合，使蛋白A定向固定。蛋白A选择性结合捕获抗体Fc区，使Fab区暴露，提高IFN-γ捕获能力。样品中IFN-γ被捕获抗体结合后，生物素化检测抗体与抗原结合，HRP-链霉亲和素再结合生物素形成免疫复合物。加入HPPA和H2O2后，HRP催化底物产生荧光产物，荧光强度随IFN-γ浓度升高而增加。离心力驱动各储液池液体按毛细管阀爆裂频率依次进入检测区，缩短扩散距离和孵育时间，实现快速荧光ELISA。
检测灵敏度
线性范围: 0–1250 pg/ml（96孔板）；0–2500 pg/ml（微流控芯片）
效应效果
与96孔板相比，微流控芯片将IFN-γ线性范围由0–1250 pg/ml扩展至0–2500 pg/ml，稳定荧光时间由约10 min缩短至30 s，总试剂体积由600 μl降至40 μl，总孵育时间由780 min降至86 min。不同固定方式下荧光强度分别为：未处理PMMA 2.61、PEI 4.47、氧等离子体-PEI 13.80、TR催化蛋白A 282.46，较PEI提高约62倍。超疏水PANI-CYTOP阀在BSA封闭后接触角由170°仅降至165°，爆裂频率达530 rpm，优于CYTOP的327 rpm，可稳定实现流序控制。作者认为该平台适用于细胞因子免疫分析和临床相关疾病检测。
传感器的构成
- 基底/微流控平台：PMMA光盘（CD）微流控芯片，含200 μm深微通道与储液池，离心驱动并配合毛细管阀实现流序控制。
- 毛细管阀修饰层：聚苯胺纳米纤维（PANI nanofibers）+CYTOP 805A非晶氟涂层，形成超疏水表面，防止BSA封闭后阀失效。
- 检测区活化层：氧等离子体处理PMMA，引入活性基团，提高后续PEI与蛋白A固定效率。
- 连接/取向层：聚乙烯亚胺（PEI, MW 75000）+酪氨酸酶（TR）催化固定的蛋白A（protein A），提供氨基并定向固定IgG Fc区。
- 识别元件：人IFN-γ包被单克隆抗体（huIFN-γ coating mAb, anti-IFN-γ），捕获样品中的IFN-γ。
- 封闭剂：1.0 wt%牛血清白蛋白（BSA）封闭液，封闭剩余表面位点，降低非特异结合。
- 信号标记物：生物素化人IFN-γ检测单克隆抗体（biotinylated huIFN-γ detection mAb）和HRP-链霉亲和素（HRP-conjugated streptavidin），形成酶标记免疫复合物。
- 底物/读出：3-对羟基苯基丙酸（HPPA）+30% H2O2，在HRP催化下产生荧光产物，由荧光显微镜（Nikon Eclipse TE2000-U）读取。
中文摘要
酶联免疫吸附测定（ELISA）广泛用于医学诊断、环境分析和生化研究。为缩短细胞因子ELISA分析时间并降低试剂消耗，作者设计并制备了一种聚合物微流控生物芯片，采用多项新技术：基于聚苯胺的表面修饰实现超疏水毛细管阀，以及氧等离子体-聚乙烯亚胺-酪氨酸酶-蛋白A修饰实现高灵敏度蛋白检测。利用超疏水毛细管阀实现正确的流序控制；实验测定各阀的爆裂频率，并与两个毛细力方程及Fluent有限元模拟结果比较。该全自动微流控生物芯片配合分析仪可提供高荧光信号ELISA，具有比96孔微孔板更宽的线性检测范围和更短的检测时间，适用于多种非临床研究和临床相关疾病状态。本研究中的修饰技术可应用于其他芯片系统、药物/基因递送载体及其他免疫分析生物传感器应用。
英文摘要
Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) has been widely used in medical diagnostics, environmental analyses, and biochemical studies. To reduce assay time and lower consumption of reagents in cytokine ELISA analysis, a polymeric microfluidic biochip has been designed and fabricated via several new techniques: Polyaniline-based surface modification for superhydrophobic capillary valving and oxygen plasma-poly(ethyleneimine)-tyrosinase-protein A modification for high sensitivity protein detection. The proper flow sequencing was achieved using the superhydrophobic capillary valves. The burst frequency of each valve was experimentally determined and compared with two capillary force equations and the fluent finite element simulation. This fully automated microfluidic biochip with an analyzer is able to provide high fluorescence signal of ELISA with a wider linear detection range and a much shorter assay time than 96-well microtiter plates. It is applicable to a variety of nonclinic research and clinically relevant disease conditions. The modification technologies in this study can be implemented in other lab-on-a-chip systems, druggene delivery carriers, and other immunoassay biosensor applications.