组成图示
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传感器类型
其他（光磁生物传感器）
检测对象
心肌肌钙蛋白I（cardiac troponin I, cTnI）；样品基质：血浆、EDTA全血/指尖血
检测原理
该传感器采用一步法夹心免疫分析。卡盒中预干燥的羧基超顺磁纳米颗粒偶联示踪抗体，加入样本后迅速再分散并与cTnI结合。上下电磁线圈施加交替磁场，将磁颗粒驱动至传感表面，使其与预印捕获抗体结合；随后施加反向磁场洗去未结合和弱结合颗粒。检测基于受激全内反射（f-TIR）：光在传感表面形成倏逝场，表面附近磁颗粒散射/吸收光，使反射光强度下降。cTnI浓度越高，表面结合的磁颗粒越多，反射光下降越大，信号与浓度呈线性关系。磁场精确控制孵育与分离，避免流动和孵育时间差异，提高线性与灵敏度。
检测灵敏度
LOD: 0.03 ng/mL（1 pM）；线性范围: 0.03–6.5 ng/mL；斜率: 37±4；截距: 0.22±0.01；R^2 = 0.98；扩展测量范围: 100 ng/mL
效应效果
该原型在血浆中5 min完成检测，25 μL全血经滤膜分离约1 μL血浆即可分析。13 ng/mL cTnI时信噪比>70，信空白比>100；0.5 ng/mL血浆批内不精密度为14%。通过150 μg/mL与9.4 μg/mL两个捕获抗体斑点，动态范围扩展约10倍至100 ng/mL，且130 ng/mL内未出现高剂量钩状效应。干试剂4 ℃保存14周性能稳定，25–40 ℃可工作，40 ℃以上空白略增。全血加标实验显示滤膜对cTnI有一定吸附，回收率偏低，作者正优化滤膜封闭。平台可成像>30个斑点，支持多路检测，适合急诊、救护车和居家等即时诊断场景。
传感器的构成
- 基底/传感表面：高结合微孔板基材（high binding microtiter plate substrate）注塑塑料底部，承载捕获抗体点
- 识别元件（捕获抗体）：山羊多克隆抗cTnI抗体（Hytest），150 mg/L PBS喷墨打印于传感表面，形成免疫捕获点
- 封闭层：10 g/L BSA、100 g/L蔗糖PBS封闭背景，减少非特异结合
- 纳米材料修饰/信号标记：羧基超顺磁纳米颗粒 MasterBeads 500 nm（Ademtech），作为磁标签
- 识别元件（示踪抗体）：单克隆抗体 A34780359P（BiosPacific）偶联到磁颗粒，捕获cTnI
- 干试剂/分散介质：50 g/L蔗糖、50 g/L BSA的PBS干燥缓冲液，保持颗粒干燥并快速再分散
- 样品处理层：Pall血分离滤膜（全血时），从指尖血分离血浆
- 换能/驱动与读出：上下电磁线圈（铜线圈绕2.5 mm钴铁合金芯）与f-TIR光学，控制磁颗粒并读取反射光变化
中文摘要
本文报道了一种基于光磁技术的便携式即时检测原型装置，用于在指尖血样本中快速、灵敏地检测心肌肌钙蛋白I（cTnI），检测周转时间约5分钟。检测在一次性塑料卡盒中完成，卡盒内置干试剂和超顺磁纳米颗粒。采用一步法夹心免疫分析，通过置于卡盒上下的电磁体精确控制反应过程：磁颗粒先与样本中的cTnI结合，再被驱动至传感表面与捕获抗体结合，随后用磁场洗去未结合及弱结合颗粒。500 nm磁颗粒标签通过受激全内反射（f-TIR）光学技术检测。血浆校准结果显示检出限为0.03 ng/mL cTnI；0.03–6.5 ng/mL范围内线性回归斜率为37±4，R²=0.98。通过同时成像第二个低抗体浓度斑点，测量范围可显著扩展至100 ng/mL。作者认为该技术兼具高分析性能与易用性，适合高要求的即时诊断应用。
英文摘要
BACKGROUND: We present a prototype handheld device based on a newly developed optomagnetic technology for the sensitive detection of cardiac troponin I (cTnI) in a finger-prick blood sample with a turnaround time of 5 min.
METHODS: The test was completed in a compact plastic disposable with on-board dry reagents and superparamagnetic nanoparticles. In our one-step assay, all reaction processes were precisely controlled using electromagnets positioned above and below the disposable. Nanoparticle labels (500 nm) bound to the sensor surface via a sandwich immunoassay were detected using the optical technique of frustrated total internal reflection.
RESULTS: A calibration function measured in plasma demonstrates a limit of detection (mean of blank plus 3-fold the standard deviation) of 0.03 ng/mL cTnI. A linear regression analysis of the region 0.03-6.5 ng/mL yields a slope of 37+/-4, and a linear correlation coefficient of R2=0.98. The measuring range could be extended substantially to 100 ng/mL by simultaneously imaging a second spot with a lower antibody concentration.
CONCLUSIONS: The combination of magnetic particles and their fine actuation with electromagnets permits the rapid and sensitive detection of cTnI. Because of the potential high analytical performance and ease-of-use of the test, it is well suited for demanding point-of-care diagnostic applications.