组成图示
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传感器类型
表面等离子共振(SPR)生物传感器
检测对象
人IgM（human IgM，IgM）；样品基质：PBS缓冲液稀释的人IgM标准品（未报道血清等实际样品）
检测原理
该传感器采用波长调制SPR无标记检测。金膜表面经HDT自组装固定哑铃状ZnO–Au纳米复合材料，ZnO表面经羟基化、APTS硅烷化和戊二醛活化后，共价固定山羊抗人IgM抗体。当样品中的人IgM流过传感面时，与固定抗体特异性结合，形成抗原-抗体复合物，使金膜界面附近质量与折射率发生变化。SPR倏逝场对界面折射率变化敏感，共振波长发生位移；ZnO–Au纳米复合材料中Au纳米颗粒的局域表面等离子体与ZnO耦合产生更强局域电磁场，同时传感膜厚度增加使共振波长红移，从而放大波长位移信号。最终通过CCD光谱仪记录共振波长位移，位移大小随人IgM浓度增加而增大。
检测灵敏度
线性范围: 0.30–20.00 μg/mL（ZnO–Au传感器）；1.25–20.00 μg/mL（Au膜传感器）；最小共振波长位移: 0.51 nm（0.30 μg/mL）；最大共振波长位移: 7.53 nm（20.00 μg/mL）；Au膜最大位移: 4.10 nm（20.00 μg/mL）；结合常数KA: 1.68 × 10^8 L/mol
效应效果
在优化条件下，ZnO–Au纳米复合材料SPR传感器对人IgM的响应范围为0.30–20.00 μg/mL，而仅金膜修饰传感器为1.25–20.00 μg/mL；20.00 μg/mL时共振波长位移分别为7.53 nm和4.10 nm，表明灵敏度显著提高。抗体固定阶段，ZnO–Au传感器最大位移为14.22 nm，金膜传感器为7.63 nm，说明纳米复合材料增加了结合位点并增强界面响应。选择性方面，10 μg/mL兔IgG和BSA注入后无可观察共振波长位移，表明对人IgM具有特异性结合。文中未报道RSD、稳定性、实际样品回收率及与ELISA/HPLC/qPCR等方法的对比。作者认为该传感器灵敏度高，适用于人IgM检测。
传感器的构成
- 基底/换能器：K9玻璃片上沉积2 nm Cr粘附层和50 nm Au膜，作为SPR换能基底。
- 自组装连接层：1,6-己二硫醇（HDT）在金膜表面形成自组装单分子层，通过硫醇-金作用连接Au膜与ZnO–Au纳米复合材料。
- 纳米材料修饰层：水溶性哑铃状ZnO–Au纳米复合材料，Au纳米颗粒经HDT固定于金膜，ZnO纳米晶提供生物偶联表面并增强局域电磁场。
- 硅烷化活化层：3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTS）接枝于羟基化ZnO表面，引入氨基。
- 交联桥接层：戊二醛与APTS氨基反应，形成表面醛基用于共价固定抗体。
- 识别元件：山羊抗人IgM抗体（goat anti-human IgM），通过氨基与醛基形成席夫碱共价固定。
- 封闭剂：1 mol/L乙醇胺盐酸盐（pH 8.0）封闭非特异性结合位点。
中文摘要
本文报道了一种基于水溶性ZnO–Au纳米复合材料的波长调制表面等离子共振（SPR）生物传感器，用于检测人IgM。利用自组装技术构建传感膜，具有灵活、简便和可精确控制膜组成的优点。ZnO–Au纳米复合材料呈哑铃状，可通过1,6-己二硫醇（HDT）以共价方式固定在金膜上；活化的ZnO纳米晶表面可连接蛋白质。该传感器用于检测人IgM，并优化了实验条件。在选定条件下，修饰后的传感器对人IgM在0.30–20.00 μg/mL浓度范围内表现出良好响应；而未使用ZnO–Au纳米复合材料的传感器响应范围为1.25–20.00 μg/mL。与基于金膜的传感器相比，基于ZnO–Au纳米复合材料的传感器显著提高了人IgM检测灵敏度。
英文摘要
A wavelength modulation surface plasmon resonance biosensor based on ZnO-Au nanocomposites for the detection of human IgM was developed. Self-assembly technique has the advantages of flexibility, simplicity and the precise control of film component and was applied to the building of the sensor. The ZnO-Au nanocomposites are in a dumbbell-like shape and can be immobilized on the Au film through 1,6-hexanedithiol by covalent attachment. Meanwhile the activated ZnO nanocrystals can be used to connect protein. The biosensor based on ZnO-Au nanocomposites was used to detect human IgM. Some experimental conditions were examined and optimized. In the selected conditions, the modified biosensor exhibits a satisfactory response for human IgM in the concentration range of 0.30-20.00 microg mL(-1). However, the biosensor without ZnO-Au nanocomposites shows a response for human IgM in the concentration range of 1.25-20.00 microg mL(-1). Compared with the biosensor based on Au film, when the biosensor based on the ZnO-Au nanocomposites was applied, the sensitivity for determination of human IgM is significantly enhanced.