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
抗兔免疫球蛋白 G 抗体（anti-IgG / anti-rabbit IgG），样品基质为 PBS 缓冲液
检测原理
传感膜表面经 3-巯基丙酸和 EDC/NHS 固定兔 IgG。样品中抗兔 IgG 与固定 IgG 特异性结合；若抗 IgG 预先偶联金纳米棒，则每个结合事件引入 Au-NR 标签。Au-NR 的纵向局域表面等离子体共振（LSPR）与 50 nm 金膜的表面等离子体共振（SPR）发生电磁耦合，尤其当 LSPR 波长接近激发/SPR 波长（如 NR-642 与 785 nm 激发下估算 λsp≈629 nm）时，倏逝场共振激发纳米棒，在膜-棒间隙产生局域场增强并扩展传感场。结合量增加导致界面折射率/质量及等离子体耦合变化，相位敏感 SPR 装置监测反射光相位（第三谐波）变化，从而实现信号放大和超灵敏检测。
检测灵敏度
LOD: ~40 pg/ml（原文为 detection sensitivity，NR642-anti-IgG）；未偶联 anti-IgG: 0.9 ng/ml；灵敏度提高: 23-fold（较未偶联）、25–100 times（较文献）
效应效果
选择性方面，未偶联金纳米棒对 IgG 修饰膜响应极小，表明 Au-NR-anti-IgG 结合特异；未偶联 anti-IgG 响应显著低于纳米棒偶联样品，灵敏度从 0.9 ng/mL 提升至 40 pg/mL，提高 23 倍，较文献报道高 25–100 倍。增强因子随 LSPR 波长变化，785 nm 激发下 NR-642 最大，632 nm 激发下 NR-530 最大，每组重复 5 次并以标准差表示误差。有限元模拟支持膜-棒间隙场增强。作者认为可用于超快速筛查、实时检测难识别生物分子及未来肿瘤临床诊断。
传感器的构成
- 基底/换能器：50 nm 厚金传感膜（Au sensing film），提供 SPR 换能界面
- 表面修饰层：3-巯基丙酸（3-mercaptopropyl acid）修饰金表面，引入羧基
- 交联活化层：EDC/NHS 碳化二亚胺体系，活化羧基以固定抗体
- 识别元件：兔免疫球蛋白 G（IgG）固定于传感膜，捕获抗 IgG
- 信号标记/放大元件：金纳米棒（Au-NRs）偶联抗兔 IgG（anti-IgG），通过 LSPR-SPR 耦合放大信号
- 读出系统：相位敏感 SPR 装置（phase-sensitive SPR biosensor），785/632 nm 激光监测反射相位（第三谐波）变化
中文摘要
本报告展示了功能化金纳米棒作为放大标签用于超灵敏表面等离子共振（SPR）生物传感。由于纳米标签与传感膜之间的电磁相互作用，灵敏度显著增强，并利用金纳米棒的纵向等离子体共振实现最大化。作者通过调控合成参数改变金纳米棒长径比，使纵向局域表面等离子体共振（LSPR）峰可红移，并与金膜 SPR 形成共振耦合，从而增强界面响应。纳米棒偶联抗体的检测灵敏度估计约为 40 pg/mL，比当前文献报道值灵敏 25–100 倍。该工作为新一代超灵敏纳米颗粒生物传感器平台铺平道路，通过最大化灵敏度增强，用于“难以识别”生物分子的超快速筛查和实时检测。
英文摘要
In this report, we demonstrate the use of functionalized gold nanorods as amplification labels for ultra-sensitive surface plasmon resonance biosensing. Drastic sensitivity enhancement, owed to the electromagnetic interaction between the nanotag and the sensing film, was maximized using longitudinal plasmonic resonance of gold nanorods. The detection sensitivity of the nanorod-conjugated antibody is estimated to be approximately 40 pg/ml, which is 25 - 100 times more sensitive than the current reported values in the literature. This work paves the way to a new generation of ultra-sensitive nanoparticles-based biosensor platforms with maximized enhancement of sensitivity for ultra-fast screening and real-time detection of "hard-to-identify" biomolecules.