组成图示
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传感器类型
其他（LSPR生物传感器）
检测对象
链霉亲和素（streptavidin，PBS 溶液）、抗人血清白蛋白抗体（anti-HSA，PBS/腹水溶液）
检测原理
玻璃基底经 APTES 硅烷化后自组装 13 nm AuNPs，再逐层沉积 MPTES 功能化 MWCNTs 与 AuNPs，形成三维多孔 AuNP 薄膜。AuNPs 在入射光下产生局域表面等离子共振（LSPR），其消光峰位置和强度对周围介质折射率敏感。当链霉亲和素与表面生物素结合，或抗 HSA 抗体与固定 HSA 结合时，界面附近介电环境/折射率增加，导致 LSPR 峰红移和吸光度增强。三维结构提高 AuNP 密度、结合位点和目标分子可及性，使信号放大。用 UV-vis 记录 ΔAmax（或 Δλmax），随分析物浓度增加而增大。
检测灵敏度
LOD: 0.03 µg/mL (0.5 nM) streptavidin；线性范围: 0.1-25 µg/mL；R^2 = 0.9945；LOD: 0.5 µg/mL (∼3.33 nM) anti-HSA；RI灵敏度: 1.5925 AU/RIU (ΔAmax)、61.29 nm/RIU (Δλmax)；2D对照 LOD: 0.6 µg/mL (10 nM) streptavidin、10 µg/mL (∼66.7 nM) anti-HSA；2D RI灵敏度: 0.2853 AU/RIU (ΔAmax)、53.85 nm/RIU (Δλmax)
效应效果
该三维芯片在体折射率响应中比二维 AuNP 单层高 5.6 倍，生物分子检测灵敏度提高约 20 倍。链霉亲和素检测线性范围 0.1–25 µg/mL，R^2=0.9945，LOD 0.03 µg/mL（0.5 nM）；抗 HSA 抗体 LOD 0.5 µg/mL（约 3.33 nM），均优于二维芯片的 10 nM 和约 66.7 nM。生物素饱和链霉亲和素对照无吸光度变化，说明信号来自特异性识别。超过三层后重现性下降，因此选择三层作为灵敏度与重现性平衡。未报告实际样品回收率、长期稳定性或 RSD。作者认为该芯片可用于微阵列 LSPR 传感，解决常规 UV-vis 下纳米结构密度低、信号弱的问题。
传感器的构成
- 基底：玻璃盖玻片（glass coverslip），提供透明支撑与 UV-vis 透射路径
- 硅烷化层：APTES（3-aminopropyltriethoxysilane）自组装单层，提供氨基端以固定 AuNPs
- AuNP单层：13 nm AuNPs 自组装单层，形成二维 LSPR 换能表面
- MWCNT功能化层：MWCNT-COOH 与 MPTES 反应生成 MWCNT-Si-SH，引入多个巯基
- 三维复合层：MWCNT-Si-SH 与 AuNPs 逐层沉积形成多层 MWCNT-AuNP，提高 AuNP 密度和微孔可及性
- 识别层（生物素体系）：11-AUT SAM 经 EDC/NHS 偶联生物素（biotin），用于捕获链霉亲和素
- 识别层（HSA体系）：11-MUA SAM 经 EDC/NHS 固定 HSA，用于结合抗 HSA 抗体
- 信号读出：无标记 LSPR 消光峰强度/波长变化，以 ΔAmax 为主，用 UV-vis 光谱仪读取
中文摘要
通过逐层沉积金纳米颗粒（AuNPs）和多壁碳纳米管（MWCNTs）在玻璃基底上构建三维金纳米结构，用于基于常规紫外-可见光谱仪的高灵敏等离子体生物传感器。羧基化 MWCNTs 与 3-巯基丙基三乙氧基硅烷（MPTES）反应，在 MWCNTs 上引入多个巯基。玻璃芯片上的 AuNP 自组装单层依次浸入 MPTES 功能化 MWCNTs（MWCNT-Si-SH）和 AuNPs，形成 MWCNTs 上的 AuNP 多层结构。这种三维组装 AuNPs 在少数修饰步骤内提供大表面积和多个结合位点，并且多层 MWCNTs 的微孔结构使目标分子具有高可及性。结果表明，这些多层 AuNPs（三维芯片）的体折射率灵敏度比玻璃芯片上 AuNP 单层（二维芯片）高 5.6 倍。三维芯片进一步用于生物分子结合研究，链霉亲和素检出限低至 0.5 nM，抗人血清白蛋白（HSA）抗体检出限为 3.33 nM，均比二维芯片灵敏度高约 20 倍。
英文摘要
Three-dimensional gold nanoarchitecture was fabricated by layer-by-layer (LbL) deposition of gold nanoparticles (AuNPs) and multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) on a glass substrate for a highly sensitive plasmonic biosensor using a conventional UV-vis instrument. Carboxyl-functionalized MWCNTs were reacted with 3-mercaptopropyltriethoxysilane (MPTES) to introduce multiple thiol groups onto MWCNTs. A self-assembled monolayer (SAM) of AuNPs on a glass chip was sequentially dipped into MPTES-functionalized MWCNTs (MWCNT-Si-SH) and AuNPs to form multilayers of AuNPs on MWCNTs. Such three-dimensionally assembled AuNPs provided a large surface area and multiple binding sites within a few steps of modification and microporous structures of multilayered MWCNTs to allow a high accessibility of target molecules. It was shown that the bulk refractive index (RI) sensitivity of these multilayered AuNPs (three-dimensional chip) appeared to be 5.6 times better than that of a monolayer of AuNPs on a glass chip (two-dimensional chip). The three-dimensional chips were further used for a biomolecular binding study, showing a detection limit as low as 0.5 nM for streptavidin and 3.33 nM for anti-human serum albumin (HSA), both of which were approximately 20 times higher than the sensitivity of the two-dimensional chips.