组成图示
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传感器类型
其他（反射光谱生物传感器）
检测对象
互补 DNA（complementary DNA, dA20）、人凝血因子 IXa（human factor IXa）；样品基质：HEPES/KOH 缓冲液（pH 7.4，50 mM NaCl；适配体–蛋白体系含 5 mM CaCl2/MgCl2）
检测原理
该传感器以单晶硅为基底，表面热蒸发沉积连续金薄膜，利用金膜对界面折射率和厚度变化敏感的光学反射特性进行无标记检测。5′-巯基化 DNA 探针通过 Au–S 键固定在金表面；当互补 DNA 注入时，与探针杂交形成双链，或在适配体体系中 RNA 适配体先与 dT20 杂交固定，再与人凝血因子 IXa 特异性结合。生物分子结合使金膜上方介电层质量、厚度和折射率增加，导致 350–1250 nm 范围内反射率下降。结合量越大，界面折射率变化越大，反射率下降幅度越大。文中未使用 HCR、RCA 或酶催化沉积等化学放大，主要依靠 100 nm 连续金膜提高反射对比；SPR 实验作为对照验证结合特异性。
检测灵敏度
未报告 LOD、线性范围、灵敏度斜率或相关系数。
效应效果
金涂层单晶硅在 350–1250 nm 的反射率约 65%，高于玻璃基底的约 55%；100 nm 金膜反射率约 65%，约为 10 nm 金膜（约 35%）的两倍。DNA 杂交实验中，非互补 dT20 未引起显著反射变化，互补 dA20 使 10 nm 金膜反射率下降 3%、100 nm 金膜下降 10%；SPR 对照中互补结合产生约 300 RU 响应。适配体–蛋白体系中，适配体结合使反射率下降约 10%，凝血因子 IXa（100 nM）结合再下降约 12%。未报告 RSD、回收率或长期稳定性。作者认为该芯片成本低、结构简单，可作为玻璃基底的替代，适用于低成本实验室和适配体–蛋白相互作用研究。
传感器的构成
- 基底：Czochralski 单晶硅片（Si，8×8 mm，SPM 清洗），提供高反射、平整支撑
- 金属反射层：热蒸发金薄膜（Au，10 或 100 nm；优选 100 nm），形成反射界面并支持硫醇自组装
- 识别元件：5′-巯基化 DNA 探针（SH-dT20，1 μM），通过 Au-S 键固定于金表面
- 识别元件：RNA 适配体（anti-factor IXa aptamer，33-nt 识别区，含 poly(A) 尾），与 dT20 杂交固定并识别凝血因子 IXa
- 信号读出：UV–vis–NIR 分光光度计反射率（350–1250 nm），无标记光学信号
中文摘要
为开发经济且结构简洁的生物传感器芯片，作者比较了金涂层单晶硅与金涂层非晶玻璃基底在生物分子相互作用检测中的效率。采用Czochralski法生长的单晶硅片，经化学机械抛光和SPM清洗后，通过热蒸发沉积10 nm或100 nm金薄膜，并用UV–vis–NIR分光光度计在350–1250 nm范围内测量反射率。结果显示，金涂层单晶硅的反射率高于玻璃基底，且100 nm金膜的反射率明显高于10 nm金膜。进一步以巯基化DNA探针固定、互补DNA杂交以及RNA适配体与凝血因子IXa结合为模型，评估了金层表面核酸双链形成和适配体–配体相互作用。结果表明，100 nm金膜单晶硅可作为低成本、可替代的玻璃基底，用于生物分子相互作用的反射光谱传感研究。
英文摘要
With a view to developing an economical and elegant biosensor chip, we compared the efficiencies of biosensors that use gold-coated single-crystal silicon and amorphous glass substrates. The reflectivity of light over a wide range of wavelengths was higher from gold layer coated single-crystal silicon substrates than from glass substrates. Furthermore, the efficiency of reflection from gold layers of two different thicknesses was examined. The thicker gold layer (100 nm) on the single-crystal silicon showed a higher reflectivity than the thinner gold film (10 nm). The formation of a nucleic acid duplex and aptamer-ligand interactions were evaluated on these gold layers, and a crystalline silicon substrate coated with the 100-nm-thick gold layer is proposed as an alternative substrate for studies of interactions of biomolecules.