组成图示
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传感器类型
表面等离子共振(SPR)生物传感器
检测对象
心肌肌钙蛋白T（cardiac troponin T, cTnT）、脂肪酸结合蛋白3（fatty acid binding protein 3, FABP3）；样品基质：hESC 来源心肌细胞暴露多柔比星后的细胞培养上清/条件培养基
检测原理
人胚胎干细胞来源心肌细胞暴露于多柔比星后，细胞损伤导致心肌肌钙蛋白T（cTnT）和脂肪酸结合蛋白3（FABP3）释放到条件培养基中。SPR 芯片的羧基化葡聚糖表面经 NHS/EDC 活化后，将抗 cTnT 抗体和抗 FABP3 抗体分别偶联于不同流道，另一流道用乙醇胺封闭作参考。样品流过时，培养基中的 cTnT 或 FABP3 与固定抗体特异性结合，使传感器表面质量与局部折射率发生变化，引起表面等离子共振条件偏移，以共振单位（RU）记录。结合量随被测蛋白浓度增加而增加；参考通道用于扣除培养基体积效应和非特异背景。该体系无需酶标或荧光标记，通过直接免疫捕获实现多靶标并行检测。
检测灵敏度
LOD: 30 ng/mL；R^2 = 0.9995（FABP3 释放量与细胞数 15,000–58,000 cells/well 线性）
效应效果
三种抗体在 SPR 芯片上均能捕获目标蛋白，其中抗 cTnT 抗体 7G7 响应最强并用于后续实验。无细胞培养基在 FABP3 通道无背景，含细胞培养基产生约 16 RU 背景；cTnT 7G7 通道受培养基成分影响更明显。SPR 芯片检测限为 30 ng/mL，高于丝网印刷碳电极的 4 ng/mL 和安培免疫电极的 10 ng/mL，但更易操作和自动化。cTnT 的 SPR 与免疫化学发光响应幅度相似；FABP3 响应约为 cTnT 的 2.5 倍，且在低浓度多柔比星下持续增加，提示其体外损伤敏感性更高。细胞数 15,000–58,000 cells/well 与 FABP3 释放量呈线性（R^2=0.9995），可缩小至 15,000 cells/well 提高通量。
传感器的构成
- 基底/换能器：CM5 传感器芯片，提供 SPR 换能表面与信号读出
- 修饰层：羧基化葡聚糖基质（carboxylated dextran matrix），经 NHS/EDC 活化后用于抗体偶联
- 识别元件：抗 cTnT 单克隆抗体 [7G7] 与 [1F11]、抗 FABP3 单克隆抗体 [9F3]（Abcam），分别固定于不同流道以捕获目标蛋白
- 封闭剂：1 M 乙醇胺（ethanolamine, pH 8.5），封闭未反应氨基并降低非特异结合
- 参考表面：氨基活化后乙醇胺封闭的流道，作为参考通道扣除体积效应
- 再生剂：10 mM 甘氨酸盐酸盐（glycine-HCl, pH 2.5），洗脱结合蛋白并再生芯片表面
- 运行缓冲液：HBS-EP（10 mM HEPES pH 7.4、150 mM NaCl、3 mM EDTA、0.005% P20），维持样品流动与表面稳定
中文摘要
本研究将人胚胎干细胞（hESC）来源心肌细胞用于药物诱导心脏毒性检测的生物传感器体系，以替代啮齿动物细胞或细胞系，提高毒理学相关性。作者证明，当心肌细胞暴露于已知心脏活性药物多柔比星时，会释放可检测水平的两种临床关键心脏生物标志物：心肌肌钙蛋白T（cTnT）和脂肪酸结合蛋白3（FABP3）。释放过程通过表面等离子共振（SPR）免疫生物传感器技术监测。SPR 特别适合复杂介质中的并行、高通量分析，可在传感器芯片上固定多种抗体，实现多靶标同时检测，并计算亲和相互作用数据。该设计为体外心脏毒性替代检测提供了新机会，可结合人类来源细胞提高预测性，并可用于药物安全性评价。
英文摘要
Human embryonic stem cell (hESC) derived cardiomyocytes are in the present study being used for testing drug-induced cardiotoxicity in a biosensor set-up. The design of an in vitro testing alternative provides a novel opportunity to surpass previous methods based on rodent cells or cell lines due to its significantly higher toxicological relevance. In this report we demonstrate how hESC-derived cardiomyocytes release detectable levels of two clinically decisive cardiac biomarkers, cardiac troponin T and fatty acid binding protein 3, when the cardiac cells are exposed to the well-known cardioactive drug compound, doxorubicin. The release is monitored by the immuno-biosensor technique surface plasmon resonance, particularly appropriate due to its capacity for parallel and high-throughput analysis in complex media.