组成图示
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传感器类型
压电(QCM)生物传感器
检测对象
人IgG（hIgG）、小鼠IgG（mIgG）、兔IgG（rIgG）；样品基质：PBS缓冲液（流动注射）
检测原理
该传感器基于压电石英晶体微天平原理。AT切石英晶片在射频脉冲下发生厚度剪切振动，其基频由晶片厚度决定。当受体蛋白固定于石英表面后，溶液中的IgG抗原与受体结合，使界面质量增加，共振频率发生指数下降。频率变化率可用R=kaCA+kd描述，其中ka、kd为结合与解离速率常数，CA为抗原浓度；R主要取决于蛋白对和浓度，而不受固定受体数量影响。BSA参考通道用于扣除非特异吸附、温度、粘度和机械扰动。不同厚度晶片具有不同共振频率，线天线非接触同时激发和检测，实现多通道独立免疫检测。
检测灵敏度
原文未报告 LOD、线性范围、灵敏度斜率或相关系数；仅报告频率波动标准相对偏差约 5 × 10^-7（1 h），稳定判据为频率波动 <10^-7。
效应效果
该WE-MQCM在液体中实现最多10通道非接触测量，基频43–55 MHz，单次全通道测量约20 ms，200次平均后约4 s更新。三通道和五通道实验验证了SPA–hIgG及多种IgG–抗体反应；BSA参考通道可扣除非特异响应。选择性方面，对应抗体通道频率下降显著，SPA通道因可结合多个IgG而响应较大，rIgG–SPA响应最大。指数系数R可区分特异与非特异结合，hIgG–AhIgG的R为7.9×10^-3 s^-1，比hIgG–ArIgG大50倍，比hIgG–SPA大2.3倍。1 h频率波动RSD约5×10^-7。未报告实际样品回收率或与ELISA等对比，但作者认为可用于多通道免疫传感和生物标志物检测。
传感器的构成
- 基底/换能器：AT切石英晶片（AT-cut quartz plate），厚度30–39 μm、直径3 mm、Ra<0.5 nm，提供压电剪切振动与质量敏感换能
- 密封/定位：1 mm厚硅橡胶垫圈（silicon gaskets）轻夹石英边缘，置于手工传感器池；上下Teflon块嵌入天线线并含薄接地箔
- 激发/检测天线：一对线天线导线（line-antenna wires），位于流道外，非接触激发和接收各晶片振动
- 修饰层（部分通道）：Au/Cr超薄膜（18 nm Au on 2 nm Cr）沉积于石英双面，10-carboxy-1-pentanethiol自组装单分子层，EDC活化用于化学固定
- 识别元件：受体蛋白非特异固定，包括抗人IgG抗体（AhIgG）、抗小鼠IgG抗体（AmIgG）、抗兔IgG抗体（ArIgG）和金黄色葡萄球菌蛋白A（SPA）
- 参考/封闭：BSA/PBS（10 mg/mL）封闭未覆盖表面，BSA通道作为参考扣除非特异响应
- 载液/样品：PBS（pH 7.4），流速500 μL/min，37 °C流动注射
- 读出系统：超外差混频、模拟时间门、洛伦兹拟合与相位监测，实时提取各通道共振频率变化
中文摘要
本文报道了一种无线无电极多通道石英晶体微天平（QCM）生物传感器。该传感器采用厚度略有差异的AT切石英晶片作为独立传感单元，晶片厚度为30–39 μm，对应基频43–55 MHz，直径3 mm。通过一对位于流道外的线天线导线，以非接触方式同时激发和检测各晶片的剪切振动，从而在液体中实现最多10个通道的共振频率测量。由于裸石英表面对蛋白质具有较强亲和力，作者将不同受体蛋白非特异性地固定在不同石英片上，并分别检测多种抗原–抗体反应。实验中利用BSA通道作为参考，扣除非特异吸附及环境扰动；结果表明，频率变化的指数系数比频率下降幅度更能区分特异性结合与非特异性结合，可用于多通道免疫传感和生物标志物检测。
英文摘要
We develop the wireless-electrodeless multichannel quartz-crystal microbalance (QCM) biosensor using quartz plates of slightly different thicknesses. Their shear vibrations are simultaneously excited and detected by a pair of antenna wires to perform the noncontacting measurement. Their fundamental resonance frequencies are between 43 and 55 MHz, and vibrations at up to 10 channels are measured in liquids. Owing to high affinity of naked quartz surfaces for proteins, we immobilized various receptor proteins on different quartz plates nonspecifically and detected various antigen-antibody reactions separately. The exponential coefficient of the frequency change, rather than the amount of the frequency decrease, is found to be useful for distinguishing between specific and nonspecific binding reactions.