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
链霉亲和素（streptavidin, SA）；样品基质：PBS缓冲液/微流控脂质膜环境（概念上可扩展至膜蛋白/跨膜蛋白）
检测原理
该传感器以玻璃基底上的200 nm金膜和周期性纳米孔阵列为换能器。入射光在纳米孔阵列处散射并激发金膜表面等离子体激元，形成异常光透射峰。磷脂膜在Au表面及孔内形成，生物素化脂质作为识别配体。当链霉亲和素流入微流控通道并与生物素特异性结合时，膜界面质量增加，局部折射率升高，使SP介导的透射峰发生红移；洗脱后非特异结合被去除，剩余位移对应特异性结合。固定波长下透射强度随共振峰斜率变化，由CCD实时记录。结合量越大，界面折射率变化越大，透射峰位移越大。该过程无标记、无酶放大，灵敏度来自SP场限制在界面附近及EOT增强。
检测灵敏度
原文未报告LOD、线性范围、灵敏度斜率或相关系数。
效应效果
未生物素化脂质膜作为阴性对照，注入链霉亲和素后位移小于1 nm，而生物素化膜洗脱后保留约4 nm位移，说明信号主要来自特异性结合，非特异贡献较低。脂质膜形成本身引起1–2 nm位移，可作为膜组装基线。作者强调该平台具有高通量、简单光学配置、小尺寸和高分辨率，可在脂质膜环境中实时、无标记地监测分子结合动力学。FDTD模拟显示悬空膜区域折射率变化可产生与金表面类似的光谱位移，支持自由站立脂质膜纳米孔传感器用于跨膜蛋白研究。原文未报告稳定性、重现性、实际样品回收率或与ELISA/HPLC/qPCR的对比。
传感器的构成
- 基底/换能器：玻璃基底（glass substrate）支撑200 nm金膜，提供光学透射与机械支撑
- 等离子体换能层：200 nm金膜（Au film）中经FIB制备周期性纳米孔阵列（nanohole array，孔径200 nm，周期390/440/600/800 nm），通过SP介导EOT产生透射峰
- 脂质膜层：磷脂膜（phospholipid membrane）在Au表面及纳米孔内形成，提供类细胞膜环境
- 识别元件：生物素化磷脂（biotinylated lipid）作为膜内识别配体，特异性结合链霉亲和素
- 样品输送层：微流控芯片单通道（microfluidic channel，7 mm×3.5 mm×50 μm）覆盖金膜，输送链霉亲和素与PBS缓冲液
- 信号读出：He-Ne激光（633 nm）与冷却CCD（cooled CCD）记录透射强度/光谱位移
中文摘要
本文报道一种将周期性纳米孔阵列集成于薄金膜并置于微流控脂质膜环境中的无标记动力学生物传感器。利用表面等离子体激元介导的异常光透射效应，脂质膜表面分子结合引起局部折射率变化，使纳米孔透射峰发生位移，从而实时监测结合过程。作者用聚焦离子束在200 nm金膜中制备直径200 nm的纳米孔阵列，并在金膜表面及孔内形成磷脂膜；荧光成像显示磷脂主要富集于纳米孔区域。微流控芯片向阵列输送链霉亲和素，使其与生物素化脂质膜特异性结合，透射光谱出现净位移约4 nm；未生物素化脂质膜对照位移小于1 nm，证明信号来自特异性结合。有限差分时域模拟表明，悬空膜区域折射率变化可产生与金表面类似的光谱位移，预示自由站立脂质膜纳米孔传感器可用于跨膜蛋白动力学研究。
英文摘要
We integrate periodic nanohole arrays in a thin gold film with lipid membranes in a microfluidic channel. Surface plasmon-enhanced light transmission through the periodic nanohole arrays enables real-time label-free sensing of molecular binding on the lipid membrane surface. This membrane biosensor can potentially act as a natural platform for studying binding kinetics of proteins with their binding partners anchored in the lipid membrane. We also present the concept of using nanopore arrays for kinetic assays of transmembrane proteins in a free-standing lipid membrane.