组成图示
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传感器类型
荧光生物传感器
检测对象
山羊抗人IgG抗体（goat anti-human IgG，anti-IgG）、抗人纤维蛋白原抗体（anti-Fib）、抗人血清白蛋白抗体（anti-HSA）、乙肝表面抗体（anti-HBs）；样品基质：PBS缓冲液/稀释样品（体外溶液）
检测原理
传感器以裸露硅光纤表面为倏逝波传感区。先用氨基丙基三乙氧基硅烷和戊二醛对纤芯进行氨基/醛基功能化，再固定待测抗体（anti-IgG、anti-Fib、anti-HSA、anti-HBs）。溶液中的QD标记抗原（QD-IgG、QD-Fib、QD-HSA等）与表面抗体特异性结合。488 nm激光在多模硅光纤中传播，在裸露纤芯附近形成约200 nm穿透深度的倏逝波，仅激发表面结合态QD。QD受激后发射525、565、605、655 nm窄带荧光，CCD按发射峰记录。表面抗体浓度越高，结合QD越多，荧光强度越大，直至饱和；不同尺寸QD的发射峰间隔约40 nm，实现单光纤多路检测。
检测灵敏度
LOD: 5 ng/mL（QD标记FOB）；LOD: 10 ng/mL（FITC标记FOB）；线性范围: 5 ng/mL–500 ng/mL；R^2 = 0.998
效应效果
与FITC-IgG相比，QD-IgG的PL峰强约高3.6倍，且连续激发下QD荧光保持稳定甚至增强，FITC则快速衰减。FOB对anti-IgG具有高度选择性，其他蛋白干扰低。500 ng/mL anti-IgG六次重复测量RSD为2%。QD标记FOB检出限为5 ng/mL，低于FITC标记的10 ng/mL；5–500 ng/mL线性良好，R^2=0.998。结合速率常数显示FITC-IgG为1.38×10^6 M^-1 s^-1，QD-IgG为0.17×10^6 M^-1 s^-1，说明QD尺寸/质量降低亲和力；控制IgG/QD比例可改善。四种QD实现单光纤四目标检测，峰间隔40 nm，适合快速定量。
传感器的构成
- 基底/换能器：塑料包层硅光纤（plastic clad silica optical fiber，800 μm纤芯），裸露纤芯表面产生倏逝波并传导488 nm激发光。
- 硅烷化修饰层：氨基丙基三乙氧基硅烷（aminopropyltriethoxysilane）涂覆于清洁后的纤芯，提供表面氨基。
- 醛基功能化层：戊二醛（glutaraldehyde，Cho）与表面氨基反应形成醛基，用于共价固定抗体和连接QD-抗原。
- 识别/固定元件：山羊抗人IgG（goat anti-human IgG，anti-IgG）或anti-Fib、anti-HSA、anti-HBs等抗体固定于醛基表面，作为待测抗体或捕获抗体。
- 封闭剂：2% (w/v) 牛血清白蛋白（BSA）在PBS中封闭剩余醛基和非特异结合位点。
- 信号标记物：水溶性CdSe/ZnS核壳量子点（QDs）经聚丙烯酸（polyacrylic acid，PAA）和PEG-5000-胺（PEG-5000-amine）修饰，表面氨基经戊二醛连接人IgG、Fib、HSA等抗原，形成QD-IgG、QD-Fib、QD-HSA。
- 多色信号元件：不同尺寸QDs发射525、565、605、655 nm窄带荧光，用于单光纤多路免疫检测。
- 读出系统：488 nm氩离子激光经多模硅光纤激发，带通滤光片（±10 nm at 488 nm）滤除背景，Peltier空气冷却CCD记录荧光。
中文摘要
高灵敏、多分析物检测是单光纤倏逝波生物传感器（FOB）长期面临的挑战。本文首次报道以CdSe/ZnS核壳量子点（QDs）为荧光标记实现该类单光纤FOB。研究采用抗体-抗原直接结合免疫模型，证明以QDs替代传统异硫氰酸荧光素（FITC）可提高检测灵敏度。特别地，利用四种不同尺寸、发射峰不同的QDs在单根光纤上实现了多路免疫检测。论文还研究了QD标记人IgG（QD-IgG）与山羊抗人IgG（anti-IgG）的亲和力低于FITC标记人IgG（FITC-IgG）的现象，并将其归因于QD与FITC在尺寸和质量上的差异。结果表明，通过控制结合在QD表面的IgG数量，可以改善QD-IgG与anti-IgG之间的亲和力，从而为提升FOB灵敏度和实现单光纤多目标检测提供依据。
英文摘要
Highly sensitive, multi-analyte assay is a long-standing challenge for a single fiber-optic evanescent wave biosensor (FOB). In this paper, we report the first realization of such kind of FOB using CdSe/ZnS core/shell quantum dots (QDs) as labels. A direct binding assay model between antibody and antigen was employed to demonstrate the advantages of using QDs, instead of conventional fluorescein isothiocyanate (FITC), in lifting the sensitivity. Especially, multiplexed immunoassay was demonstrated in a single fiber FOB constructed with four differently sized QDs. Furthermore, the phenomenon that the affinity of the QD-labeled human IgG (QD-IgG) with goat anti-human IgG (anti-IgG) was lower than that of the FITC-labeled human IgG (FITC-IgG) was investigated and was ascribed to the differences in size and mass of the two. Our study indicates that the affinity could be improved by controlling the amount of IgG binding on QDs.