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
表面等离子共振(SPR)生物传感器
检测对象
链霉亲和素（streptavidin, SA），样品基质为 PBS/HEPES 缓冲液
检测原理
传感器利用银纳米颗粒的透射局域表面等离子共振（T-LSPR）效应。透射光激发银纳米颗粒表面自由电子集体振荡，产生对周围介电环境敏感的 LSPR 吸收峰。银纳米颗粒表面通过二硫键连接生物素-PEG 配体，并用 PEG 封闭非特异位点。当溶液中的链霉亲和素与生物素特异性结合后，纳米颗粒表面附近介电常数/折射率增加，导致 LSPR 峰向长波方向红移。红移幅度随链霉亲和素浓度升高而增大，并在表面饱和时达到最大值，可用 Langmuir 等温线拟合。由于小粒径颗粒的近场随距离衰减更快，19/34 nm 颗粒对表面几纳米内的结合事件更敏感，因此灵敏度高于 55/72 nm 颗粒。该检测为无标记直接检测，未使用酶催化或核酸放大。
检测灵敏度
最大波长移: 24 nm（19 nm Ag NPs，饱和结合）；表 I 最大波长移: 24±4 nm；结合常数: K=2×10^12 M^-1；测试浓度范围: 10^-16 M–10^-6 M
效应效果
该传感器抗非特异吸附能力良好：在生物素-PEG 修饰的 19 nm 银纳米颗粒阵列上加入 1 mg/ml BSA，波长移仅为 1.0±1.0 nm（三次试验）；在无生物素配体的 PEG 封闭阵列上加入 10^-6 M 链霉亲和素，波长移为 0.0±1.0 nm（三次试验）。Texas Red 标记链霉亲和素荧光对照证实生物素配体有效呈现。拟合结合常数为 2×10^12 M^-1，略低于文献报道的约 10^13 和 2.5×10^13 M^-1。粒径研究显示 19 和 34 nm 颗粒性能优于 55 和 72 nm，后两者最大波长移分别降至 12±4 nm 和 10±2 nm。整个制备仅需约 11 min，无需真空或洁净室，适合低成本快速原型化。
传感器的构成
- 透明基底：Pyrex 7740 玻璃晶圆，承载传感器并允许透射光通过
- 光催化薄膜：TiO2 薄膜，由钛酸四异丙酯前驱体制备，用于光还原 Ag+ 原位生成银纳米颗粒
- 模板层：纳米多孔氧化铝膜，孔径 18/35/55/73 nm，限定银纳米颗粒尺寸、形状与密度，制备后剥离
- 换能纳米层：单分散 Ag 纳米颗粒阵列，粒径 19/34/55/72 nm，产生 T-LSPR 信号
- 识别配体层：biotin-PEG disulfide（生物素-聚乙二醇二硫化物），通过二硫键连接 Ag 表面，提供生物素识别位点
- 封闭层：PEG propionate disulfide（聚乙二醇丙酸酯二硫化物），占据非特异吸附位点，降低背景
- 被测物：streptavidin（链霉亲和素），与生物素特异性结合
- 信号读出：UV-Vis 透射光谱仪，监测 LSPR 峰波长红移
中文摘要
本文展示了一种基于透射局域表面等离子共振（T-LSPR）的简单无标记生物传感器制备方法。该平台由银纳米颗粒阵列构成，可在几分钟内通过台式化学方法制备。阵列采用模板技术并结合溶液中 Ag+ 的光还原制得。随后，金属表面用生物素连接硫醇配体功能化，用于从溶液中结合链霉亲和素分子。对于直径 19 nm 的银纳米颗粒阵列，蛋白-配体结合饱和时观察到 T-LSPR 光谱红移 24 nm，结合常数为 2×10^12 M^-1。研究还制备了 34、55 和 72 nm 银纳米颗粒平台，最大 LSPR 波长移具有粒径依赖性，较小颗粒获得最大灵敏度。
英文摘要
Herein, a simple label-free biosensor fabrication method is demonstrated based on transmission localized surface plasmon resonance (T-LSPR). The platform, which consists of a silver nanoparticle array, can be prepared in just a few minutes using benchtop chemistry. The array was made by a templating technique in conjunction with the photoreduction of Ag ions from solution. This metal surface was functionalized with biotin-linked thiol ligands for binding streptavidin molecules from solution. For an array of 19 nm diameter silver nanoparticles, a redshift in the T-LSPR spectrum of 24 nm was observed upon protein-ligand binding at saturation. The binding constant was found to be 2x10(12) M(-1). Platforms were also fabricated with silver nanoparticles of 34, 55, and 72 nm diameters. The maximum LSPR wavelength shift was nanoparticle size dependent and the maximum sensitivity was obtained with the smaller nanoparticles.