组成图示
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传感器类型
荧光生物传感器
检测对象
雌激素受体α（ERα / estrogen receptor alpha）；样品基质：MCF-7乳腺癌细胞裂解液，阴性对照为MDA-MB-231细胞裂解液
检测原理
该传感器以HC-PCF空心芯作为光波导和样品腔，利用空心芯中增强的光-物质相互作用提高检测灵敏度。首先用PLL活化SiO2内壁，使MCF-7细胞裂解液中的ERα蛋白固定于芯内；随后加入抗ERα一抗，与固定ERα发生特异性免疫结合；再加入Alexa Fluor 488或555标记的山羊抗兔IgG二抗，形成抗原-一抗-荧光二抗夹心结构。DPSS激光（473或532 nm）从光纤近端耦合进入，激发荧光染料，产生515 nm绿光或585 nm红光发射；显微镜物镜将远端出射光聚焦至荧光显微镜或QE65000光谱仪，获得荧光指纹。ERα含量越高，结合的一抗和荧光二抗越多，荧光强度随细胞裂解液浓度线性增强。
检测灵敏度
原文未报告明确LOD、线性范围、灵敏度斜率或R^2；报告检测量：~20 pg ERα / 50 nL，且荧光信号随细胞裂解液浓度线性增加。
效应效果
Western blot确认MCF-7为ERα阳性、MDA-MB-231为阴性，说明方法具有细胞系特异性。ELISA在50 ng蛋白时呈阳性，而1、5、20、40 ng均检测失败；该HC-PCF方法仅需约20 pg ERα即可在50 nL样品中产生阳性信号，灵敏度显著高于ELISA。荧光光谱中MCF-7纤维在515 nm（Alexa Fluor 488）和585 nm（Alexa Fluor 555）出现发射峰，阴性对照无发射峰，表明非特异结合较低。作者还使用钠碘同向转运体抗体检查非特异结合，但未报告RSD、稳定性、实际样品回收率或定量线性参数。作者认为该方法简单、安全、成本低、灵敏且特异，可用于高通量生物研究和临床诊断。
传感器的构成
- 基底/换能器：空心芯光子晶体光纤（HC-PCF，Crystal Fiber A/S AIR-6-800，SiO2，中心芯6±1 μm），作为光波导与纳升级样品腔
- 表面活化层：0.01% Poly L-lysine（PLL），经毛细作用进入空心芯并干燥，活化SiO2内壁以促进蛋白固定
- 抗原固定层：MCF-7乳腺癌细胞裂解液中的雌激素受体α（ERα）蛋白，经孵育固定于PLL活化芯壁，作为待测抗原
- 识别元件：抗ERα兔抗体（anti-ERα primary antibody，Acris），与固定ERα特异性免疫结合
- 信号标记物：Alexa Fluor 488或Alexa Fluor 555标记Goat anti-rabbit IgG二抗，结合一抗并产生绿/红荧光
- 清洗缓冲液：PBS与TBST，用于去除未结合蛋白并降低非特异背景
- 光学读出：DPSS激光（473/532 nm）、显微镜物镜（20×，0.65 NA）与Ocean Optics QE65000光谱仪，用于激发和采集荧光
中文摘要
本文报道了一种基于空心芯光子晶体光纤（HC-PCF）的简单光学蛋白检测方法。研究将MCF-7乳腺癌细胞裂解液中的雌激素受体α（ERα）固定于HC-PCF空心芯内，采用抗ERα一抗与Alexa Fluor 488（绿色荧光）或Alexa Fluor 555（红色荧光）标记的山羊抗兔IgG二抗进行免疫识别。通过荧光显微镜观察ERα的荧光指纹，并利用光谱仪分析其光学特性。该方法基于免疫结合，可在低至50 nL的样品体积中检测ERα，约20 pg蛋白即可产生阳性信号。作者认为该HC-PCF荧光免疫传感方法具有结构简单、样品用量少、灵敏度高和特异性好的优点，有望用于医学诊断和治疗相关应用。
英文摘要
A simple optical method using hollow-core photonic crystal fiber for protein detection has been described. In this study, estrogen receptor (ER) from a MCF-7 breast carcinoma cell lysates immobilized inside a hollow-core photonic crystal fiber was detected using anti-ER primary antibody with either Alexa Fluor 488 (green fluorescent dye) or 555 (red Fluorescent dye) labeled Goat anti-rabbit IgG as the secondary antibody. The fluorescence fingerprints of the ERalpha protein were observed under fluorescence microscope, and its optical characteristics were analyzed. The ERalpha protein detection by this proposed method is based on immuno binding from sample volume as low as 50 nL. This method is expected to offer great potential as a biosensor for medical diagnostics and therapeutics applications.