组成图示
示意图生成中
传感器类型
表面等离子共振(SPR)生物传感器
检测对象
C反应蛋白（C-reactive protein, CRP）、人IgG（human IgG, hIgG）；模型验证使用辣根过氧化物酶（horseradish peroxidase, HRP）标记抗体；样品基质：牛血清（bovine serum）配制CRP标准样品，微孔板/其他样品基质未明确。
检测原理
该传感器以SPR金膜为换能基底，将自展示Z-domain的大肠杆菌外膜颗粒铺展于金表面，形成二维外膜识别层。Z-domain高密度、定向暴露，可特异性结合IgG捕获抗体（anti-CRP或anti-hIgG），使抗体Fab区朝向溶液，提高有效结合位点密度。当CRP或hIgG样品流过时，目标蛋白与捕获抗体结合，使金膜界面质量/折射率增加，SPR响应随之增大。信号大小与目标物浓度正相关。相比物理吸附抗体层，外膜层通过取向与密度控制减少抗体随机取向造成的位点损失，从而显著提高检出限。
检测灵敏度
LOD: 约1.5 ng/ml（外膜Z-domain层，CRP微孔板）；LOD: 25 ng/ml（物理吸附抗体层，CRP微孔板）；SPR LOD: <100 ng/ml（外膜Z-domain层，CRP）；SPR LOD: >10 µg/ml（物理吸附抗体层，CRP）；CRP检测浓度范围: 0.1–200 ng/ml；LOD改善: >100倍（SPR CRP）、约200倍（hIgG）
效应效果
外膜层非特异结合可忽略，完整大肠杆菌外膜阴性对照无明显比色信号，BSA包被金表面无明显荧光信号。AFM显示外膜层相对平整，冰山结构高度约100 nm。微孔板免疫检测中，外膜Z-domain层饱和响应OD为0.25，物理吸附抗体层为0.02；LOD分别为约1.5 ng/ml和25 ng/ml，灵敏度提高15倍。SPR检测CRP时，外膜层LOD低于100 ng/ml，物理吸附抗体层高于10 µg/ml，灵敏度提高100倍以上；hIgG检测LOD改善约200倍。作者认为该外膜层可作为高密度定向识别层用于免疫生物传感器。
传感器的构成
- 换能器基底：SPR芯片金表面（Spreeta chip, gold surface），提供SPR换能界面。
- 外膜修饰层：大肠杆菌外膜颗粒（E. coli outer membrane particles, OM）自展示蛋白A Z-domain（Z-domain），形成高密度、定向IgG结合层。
- 识别元件：Z-domain（Z-domain），特异性结合IgG捕获抗体，实现抗体取向控制。
- 捕获抗体：抗CRP多克隆抗体（anti-CRP antibodies）或抗hIgG抗体（anti-hIgG antibodies），识别目标蛋白。
- 信号标记物：无（SPR为无标记检测，直接监测界面质量变化）。
- 信号读出：SPR响应（A.U.），监测外膜层形成、抗体固定和目标蛋白结合。
中文摘要
本研究利用Autodisplay技术将蛋白A的Z-domain作为重组融合蛋白表达于大肠杆菌（Escherichia coli）外膜上，并将自展示Z-domain的大肠杆菌外膜层作为高灵敏度分子识别层构建SPR生物传感器。作者通过不同疏水性的受控表面验证了外膜层的形成，并利用辣根过氧化物酶（HRP）标记抗体作为模型分析物评估Z-domain对外膜层抗体取向控制的作用，结果显示其灵敏度和检出限（LOD）显著优于常规免疫检测。进一步将该外膜层SPR传感器用于C反应蛋白（CRP）检测，结果表明与物理吸附抗体层SPR传感器相比，外膜层SPR传感器的LOD可提高100倍以上。该工作说明自展示Z-domain外膜层可通过抗体取向与密度控制提高免疫生物传感器性能。
英文摘要
In this work, the Z-domain of protein A was expressed as a recombinant-fusion protein on the outer membrane of Escherichia coli by using "Autodisplay" technology, and the outer membrane with Z-domains was layered on a SPR biosensor as a highly sensitive molecular recognition layer. The outer membrane layer formation was demonstrated by using various surfaces with controlled hydrophobicity. The effect of orientation control by the outer membrane with Z-domains was estimated to have far higher sensitivity and far improved limit of detection (LOD) in comparison to the conventional immunoassay by using a model analyte, horseradish peroxidase (HRP). The SPR biosensor with the outer membrane layer was applied to the detection of C-reactive protein (CRP). From these experiments, the LOD of SPR biosensor was estimated to improve more than 100-fold compared to the SPR biosensor with the antibody-layer by physical adsorption.