组成图示
点击图片查看大图 · 依据论文自动绘制
传感器类型
荧光生物传感器
检测对象
人免疫球蛋白 G（human IgG, IgG）；样品基质：PBS 缓冲液/溶液（文中未明确血清）
检测原理
检测基于聚合物表面共价胺化与荧光夹心免疫分析。Zeonor COP 先经 Ar/O2 等离子体预处理，表面引入含氧官能团；随后 APTES 在 RF 等离子体中部分裂解，生成硅氧烷、乙氧基和烷基氨基碎片，与活化表面及彼此共价结合，形成含反应性氨基的 PECVD 薄膜。PDITC 与表面 -NH2 反应生成异硫氰酸酯连接层，再与山羊抗人 IgG 捕获抗体的氨基共价结合，BSA 封闭非特异位点。样品中的人 IgG 被捕获抗体特异性识别并结合，随后 Cy-5 标记的山羊抗人 IgG 检测抗体与已结合 IgG 结合，形成夹心复合物。荧光显微镜激发 Cy-5，其发射荧光强度随表面捕获 IgG 量增加而增强，从而实现对 IgG 浓度的定量检测。该体系未使用酶催化或核酸扩增放大，信号主要来自荧光标记抗体的直接标记。
检测灵敏度
LOD: 5.7 pg ml−1
效应效果
该表面功能化方法表现出良好的可重复性和工艺稳定性。不同 PECVD 条件下薄膜厚度为 3.4–19.2 nm，水接触角由裸 COP 的约 92°降至 53–60°，表面粗糙度 Rrms 为 0.7–1.4 nm，表明沉积均匀且光滑。优化条件（14 W、4 min）下表面具有较高反应性氨基密度，可共价固定纳米颗粒、荧光染料和单链 DNA，并用于抗体固定。以人 IgG 为模型分析物的夹心免疫分析中，检测限为 5.7 pg/mL，较液相硅烷化表面制备的免疫传感器提高约两个数量级。作者还报道接触角在空气中储存 5 周后仍较稳定，说明涂层具有一定时间稳定性。该方法无需溶剂、适合大面积和批量处理，被认为可用于低成本即时检测（POC）芯片、聚合物微芯片/光学诊断平台及 ELISA 等生物传感应用。
传感器的构成
- 基底：Zeonor® 1060R 环烯烃聚合物（COP）载玻片，经 Ar/O2 等离子体预处理活化，提供光学透明聚合物基底。
- 胺化修饰层：3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）经 PECVD 沉积形成含 -NH2 的硅氧烷网络薄膜，提供反应性氨基用于生物分子共价固定。
- 连接层：1,4-苯基二异硫氰酸酯（PDITC）与表面氨基反应，形成异硫氰酸酯连接层，用于共价固定抗体。
- 识别元件：山羊抗人 IgG（goat anti-human IgG, g-IgG）捕获抗体，特异性结合人 IgG。
- 封闭剂：牛血清白蛋白（BSA，3% w/v），封闭非特异结合位点。
- 信号标记物：Cy-5 标记山羊抗人 IgG（Cy-5 g-IgG）检测抗体，结合后提供荧光信号。
中文摘要
本文报道了一种无溶剂等离子体增强化学气相沉积（PECVD）表面功能化方法，用于低成本、高通量、高重现且环境友好的下一代即时检测（POC）生物传感器平台。以环烯烃聚合物（COP，Zeonor®）为基底，采用 3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）作为前驱体，在等离子体条件下沉积含反应性氨基的硅氧烷网络薄膜。系统考察了射频（RF）功率和沉积时间对薄膜厚度、水接触角、表面粗糙度、化学组成及氨基反应性的影响。结果表明，适当功率可激活并部分裂解 APTES，使其与活化表面共价结合；功率过高或沉积时间过长会导致氨基被消耗或结构改变，降低表面反应性。以氨基修饰硅纳米颗粒、荧光染料和单链 DNA 的固定实验验证了表面氨基密度与生物分子结合能力。进一步以人免疫球蛋白 G（IgG）为模型分析物，采用山羊抗人 IgG 捕获抗体和 Cy-5 标记检测抗体的夹心免疫分析，荧光读取。优化后的 PECVD 胺化表面使检测限达到 5.7 pg/mL，较液相硅烷化表面提高约两个数量级，表明该方法适用于聚合物生物传感器芯片的表面功能化。
英文摘要
Here we have demonstrated a solventless plasma-based process that integrates low-cost, high throughput, high reproducibility and ecofriendly process for the functionalization of the next-generation point-of-care device platforms. Amine functionalities were deposited by plasma-enhanced chemical vapour deposition (PECVD) using a new precursor. The influence of the plasma RF power and the deposition time on surfacial properties, as well as their effect on the reactivity and content of amino groups was investigated. The key process determinants were to have a sufficient power in the plasma to activate and partially fragment the monomer but not too much as to lose the reactive amine functionality, and sufficient deposition time to develop a reactive layer but not to consume or erode the amine reactivity. An immunoassay performed using human immunoglobulin (IgG) as a model analyte showed an improvement of the detection limit by two orders of magnitude beyond that obtained using devices activated by liquid-phase reaction.