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
人免疫球蛋白G（human IgG，IgG），样品基质：PBS 缓冲液/溶液
检测原理
传感器表面固定山羊抗人 IgG 抗体。当样品中的人 IgG 与抗体特异性结合时，金胶体表面附近生物分子层厚度增加，局部介电常数/折射率升高，改变金胶体局域表面等离子共振条件。由于金胶体 LSPR 吸收峰位置和强度对局部介电环境敏感，结合事件引起 520 nm 附近 LSPR 吸收强度变化（伴随轻微红移）。该吸收变化与人 IgG 浓度正相关，在 1–20 μg/mL 范围内随浓度增加而增大，超过 20 μg/mL 后因抗体结合位点饱和而趋于平缓。检测通过 UV-vis 吸收光谱读取吸收值变化，无需标记。
检测灵敏度
最低可测浓度: 1 μg/mL；线性范围: 1–20 μg/mL
效应效果
传感器对干扰蛋白具有良好选择性：10 μg/mL 小鼠 IgG、Hsp70 和 BSA 混合液孵育 30 min 后未观察到非特异性结合引起的吸收变化。固定金胶体膜经超声 10 min 及水、乙醇、PBS 处理后吸收无明显变化，表明稳定性较好。三次重复测定以误差棒表示标准偏差，但原文未给出 RSD 数值。人 IgG 在 1–20 μg/mL 范围内响应良好，1 μg/mL 对应吸收变化 0.001，20 μg/mL 对应最大吸收变化 0.012，超过 20 μg/mL 后因结合位点饱和而响应增加很小。作者认为该方法与 SPR 结果类似，但仪器更简单、成本低、无标记，可作为生物分子相互作用检测和生物监测的简化检测工具。
传感器的构成
- 基底：玻璃基底（glass substrate），经 Piranha 溶液化学羟基化，提供羟基/氧化物活性位点
- 聚电解质修饰层：PDDA、PSS、PAH 静电吸附多层，PAH 的 -NH2 与金胶体结合
- 纳米材料修饰层：25 nm 金胶体（gold colloid）自组装膜，提供 LSPR 光学换能
- 自组装单层：3-巯基丙酸（MPA）自组装单层，通过 S-Au 结合并提供 -COOH 位点
- 活化层：EDC/NHS 活化 MPA 羧基，形成活性酯用于共价固定抗体
- 识别元件：山羊抗人 IgG（goat anti-human IgG）抗体，特异性结合人 IgG
- 封闭剂：乙醇胺（ethanolamine，pH 8.0），封闭非特异性结合位点
- 信号标记物：无标记（label-free），金胶体本身作为发色团，LSPR 吸收变化为信号
中文摘要
本文报道了一种基于局域表面等离子共振（LSPR）的光学生物传感器，用于无标记检测免疫反应。首先用 Piranha 溶液对玻璃基底进行化学羟基化，随后通过聚电解质 PDDA、PSS 和 PAH 的静电吸附将 25 nm 金胶体固定在基底表面，形成自组装金胶体膜。金胶体表面用 3-巯基丙酸（MPA）修饰，经 EDC/NHS 活化后固定山羊抗人 IgG 抗体，并用乙醇胺封闭非特异性位点。传感器通过紫外-可见吸收光谱读取 LSPR 吸收变化。人 IgG 与表面抗体结合后改变金胶体局部介电环境，引起吸收强度变化，该变化与人 IgG 浓度相关。非特异性结合实验表明传感器具有良好特异性。与 SPR 相比，该 LSPR 传感器仪器简单、成本低，可用于生物分子相互作用的快速检测。
英文摘要
The localized surface plasmon resonance (LSPR)-based optical biosensor was used as a potential tool for label-free detection of immunoreaction. The glass substrate covered with the self-assembled monolayer (SAM) of gold colloids was used widely in the sensors. Here, the glass substrate was modified by chemical hydroxylation first, and then gold colloids were immobilized on the substrate by electrostatic adsorption. The LSPR spectra were obtained on UV-vis absorption spectrometer. The specificity was examined by extensive nonspecific binding tests. The resonance condition on the local dielectric environment enables a simple form of molecular sensing. The binding of analyte to the biosensor surface causes a change in the absorbance which was responsive to the concentration of human IgG. So, the LSPR sensing yields similar results to the SPR technique, yet with much simpler instrument.