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
血清糖蛋白（serum glycoproteins）：转铁蛋白（transferrin）、胎甲蛋白（fetuin）、去唾液酸胎甲蛋白（asialofetuin）、核糖核酸酶A（RNase A）、甲状腺球蛋白（thyroglobulin）、纤维蛋白原（fibrinogen）；样品基质为血清或PBS缓冲液标准品
检测原理
该传感器采用无标记质量敏感机制。金表面经11-巯基十一烷酸形成自组装单分子层，再用EDC/NHS活化羧基，将Con A、WGA、LCA、UEA等凝集素共价固定。当糖蛋白流经传感表面时，其糖链与凝集素通过氢键、金属配位、范德华力和疏水作用特异性结合，使表面质量增加。石英晶体在厚度剪切模式下振荡，依据Sauerbrey关系，刚性吸附层质量增加导致共振频率下降，频率位移Δf随糖蛋白浓度升高而增大。QCM-D同时监测耗散位移ΔD，反映结合层的粘弹性和软层特性。四个凝集素通道并行产生特征结合模式，可用于糖蛋白指纹识别和定量。
检测灵敏度
线性范围: 50 μg mL−1 to 1 mg mL−1；频率位移范围: 7.8 Hz to 41.9 Hz (fibrinogen–WGA), 4.6 Hz to 40.8 Hz (fibrinogen–LCA), 9.0 Hz to 68.7 Hz (asialofetuin–UEA)；R^2 = 0.9977 (fibrinogen–WGA), 0.9984 (fibrinogen–LCA), 0.9935 (asialofetuin–UEA)；R.S.D. < 6.0%
效应效果
该传感器利用四种凝集素通道并行检测，不同糖蛋白呈现独特凝集素结合模式，可用于区分转铁蛋白、胎甲蛋白、去唾液酸胎甲蛋白、核糖核酸酶A、甲状腺球蛋白和纤维蛋白原，结果与文献报道的糖链结构一致。定量测定中三次重复的相对标准偏差小于6.0%，线性相关系数达0.9935–0.9984。使用10 mM甘氨酸盐酸盐（pH 2.5）再生后，同一凝集素表面可连续注入超过100次且分析响应无变化，4 ℃保存2个月无响应下降。相比作者此前报道的SPR血清糖蛋白筛选方法，QCM-D四通道并行可显著缩短单样品分析时间。作者认为该技术经济、简便，适合血清糖蛋白快速筛选、糖基化状态监测和疾病相关糖蛋白分析。
传感器的构成
- 基底/换能器：金涂层石英晶体（gold-coated quartz crystal, AT-cut, 5 MHz），厚度剪切模式振荡，提供频率与耗散质量传感
- 自组装修饰层：11-巯基十一烷酸（11-mercaptoundecanoic acid）在金表面形成硫醇自组装单分子层（SAM），暴露羧基
- 化学活化层：EDC/NHS（0.4 M EDC、0.1 M NHS）活化羧基形成活性酯，用于凝集素共价偶联
- 识别元件：Con A、WGA、LCA、UEA 四种凝集素分别固定于四个通道，特异性识别糖蛋白糖链
- 封闭层：1 M ethanolamine-HCl（pH 8.5）封闭未反应位点，减少非特异吸附
- 运行缓冲液：10 mM PBS（pH 7.4）含1 mM Ca2+、Mg2+、Mn2+，维持凝集素结合活性
- 再生剂：10 mM glycine-HCl（pH 2.5）解离表面糖蛋白，实现传感表面重复使用
中文摘要
本文报道了一种基于石英晶体微天平-耗散监测（QCM-D）的生物传感器，用于研究凝集素与糖蛋白之间的生物特异性相互作用。四种凝集素通过硫醇修饰的金电极表面共价固定，形成传感界面。以频率位移作为分析信号，耗散位移提供表面形成的糖蛋白-凝集素复合物的粘弹性信息。作者优化了检测条件，发现不同凝集素与糖蛋白的相互作用具有特征频率位移，每种糖蛋白呈现独特的凝集素结合模式，可作为区分不同糖蛋白的指纹。该传感器可在50 μg/mL至1 mg/mL浓度范围内定量测定糖蛋白，线性良好，相对标准偏差小于6.0%。使用10 mM甘氨酸盐酸盐（pH 2.5）再生后，同一凝集素表面可连续使用2个月且分析响应无明显变化。该凝集素-QCM技术适用于血清糖蛋白的快速筛选和定量分析。
英文摘要
A study of biospecific interactions between lectins and glycoproteins using a quartz crystal microbalance biosensor with dissipation monitoring (QCM-D) was reported. Four lectins were covalently immobilised on the thiol-modified gold electrode of the QCM chips in order to obtain sensing surfaces. The frequency shift served as analytical signal and the dissipation shift provided additional information about the viscoelastic properties of the glycoprotein-lectin complex formed on the surface of the QCM chip. The working conditions of the assay were optimised. The interaction between different lectins and glycoproteins was characterised by specific frequency shifts and each glycoprotein displayed its own unique lectin-binding pattern. This lectin pattern can serve as a finger print for the discrimination between various glycoproteins. The biosensor enabled quantitative determination of glycoproteins in the concentration range of 50 microg mL(-1) to 1 mg mL(-1) with good linearity and R.S.D. of less than 6.0%. An additional advantage of the proposed biosensor was the possibility to re-use the same lectin surfaces during a long period of time (2 month) without changes in analytical response. This was experimentally achieved by the application of a proper regeneration solution (10 mM glycine-HCl, pH 2.5). The lectin-based quartz crystal microbalance technique is suitable both for rapid screening and for quantitative assay of serum glycoproteins.