组成图示
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传感器类型
综述或非传感器论文
检测对象
游离单糖/寡糖（半乳糖 galactose、甘露糖 mannose、唾液酸 sialic acid、T抗原 Gal-β-(1/3)-GalNAc、LacNAc）及糖缀合物（糖蛋白、糖脂、细菌表面糖链）；样品基质包括纯化糖蛋白、细胞表面、组织切片、尿液、水样/食品、生物制药样品。
检测原理
糖生物传感器以凝集素、抗体、适配体或合成硼酸酯等识别元件捕获目标糖链或糖缀合物。结合事件改变传感器界面的质量、电荷、折射率或荧光状态：SPR通过表面等离子体共振响应结合质量/折射率变化；QCM通过质量吸附引起共振频率下降；EIS/伏安通过界面阻抗或电子转移变化输出电信号；荧光阵列通过标记分析物或标记凝集素的荧光强度/能量转移输出信号。对低分子量糖，常采用纳米颗粒（AuNP、CdS）竞争标记、量子点FRET/猝灭、多价凝集素阵列或酶催化（唾液酸醛缩酶/丙酮酸氧化酶）放大信号，使响应随被测物浓度增加而增强或减弱。
检测灵敏度
综述报道代表性数值：LOD: 50 nM（T-antigen，SPR）；灵敏度: 10 pg/mL（150 fM，EIS）；LOD: 10 mM（四甘露糖/ConA，BFQR）；LOD: 约0.1 mM（T-antigen，剥离伏安）；灵敏度: 低于1 nM（约50 ng/mL，倏逝场荧光）；线性范围: 0.1–50 ppm（半乳糖，SPR-AuNP）；线性范围: 0.18–5.3 mM（甘露糖，QCM）；Kd: 15–29 nM（T-antigen/PNA）；Kd: 2–6 mM（LacNAc/PNA）；细菌检测限: 7.5×10^2 cells/mL（QCM）。
效应效果
综述指出糖生物传感器在概念验证层面已显示良好选择性：SPR差分扫描可检测50 nM T-antigen，且LacNAc超过500 nM时干扰不显著；凝集素阵列通过多重结合谱区分糖结构，倏逝场荧光灵敏度低于1 nM（约50 ng/mL）；QCM用于大肠杆菌检测时，ConA/甘露糖协同界面将检测限降至7.5×10^2 cells/mL，较仅甘露糖传感器提高约4倍；EIS对牛胎甲蛋白糖型达到10 pg/mL（150 fM）。作者强调当前方法仍受糖结构异质性、识别元件亲和力和仪器便携性限制，未来需发展无标记阵列、自动化与小型化，以用于临床POC、生物制药在线质控和基础糖生物学研究。
传感器的构成
- 代表性基底/换能器：玻璃微阵列、金电极、金/铬或金/氧化锌SPR芯片、石英晶体（QCM）与微悬臂，用于承载识别元件并转换质量/光学/电化学信号
- 界面修饰层：自组装单分子层（SAM）、EDC/NHS、环氧/醛化学或水凝胶，用于固定凝集素/抗体并调节界面
- 识别元件：凝集素（ConA、PNA、SNA-I、RCA120等）、抗糖抗体、适配体、合成硼酸酯/分子钳，用于特异性识别糖链
- 信号标记物：荧光染料、量子点（QDs）、金纳米颗粒（AuNPs）、CdS纳米颗粒，用于增强或转换结合事件
- 竞争/放大标记：糖标记AuNP、CdS单糖纳米颗粒、荧光猝灭剂，用于竞争置换或FRET/猝灭信号放大
- 读出系统：荧光扫描、SPR/SPRi、QCM频率、EIS/方波伏安/剥离伏安，用于将界面变化转为定量信号
中文摘要
生物传感器领域已发展出多种用于快速、灵敏检测、鉴定和定量目标分析物的技术。与核酸和蛋白质生物传感器相比，用于检测碳水化合物及其糖缀合物的“糖生物传感器”仍处于起步阶段。糖基化是蛋白质翻译后修饰中最丰富且重要的类型之一，糖链结构可反映细胞微环境和生理状态，并在感染、癌症、心血管及神经疾病中发生改变，因此具有巨大诊断潜力。本文简要介绍糖生物传感器的需求，讨论当前糖缀合物分析技术，并综述2005年以来用于检测或定量糖缀合物及其衍生碳水化合物/寡糖的糖生物传感器进展，包括凝集素微阵列、光学/SPR、压电/QCM和电化学平台，以及凝集素、抗体、适配体和合成识别元件的发展。
英文摘要
The field of biosensor development now encompasses several areas specifically geared toward the rapid and sensitive detection, identification, and quantification of target analytes. In contrast to the more mature research and development of nucleic acid and protein biosensors, the development of 'glyco-biosensors' for detecting carbohydrates and conjugates of carbohydrates (glycoconjugates) is at a relatively nascent stage. The application of glyco-biosensors aims to open novel analytical and diagnostic avenues, encompassing industrial bioprocesses, biomedical and clinical applications. This area of research has been greatly aided by advancement brought by interdisciplinary mergers of engineering, biology, chemistry and physical sciences and enabling the miniaturization of detection platforms. In this review, we briefly introduce the need for glyco-biosensors, discuss current analytical technologies, and examine advances in glyco-biosensor approaches aimed at the detection and/or quantification of glycoconjugates or carbohydrates derived from glycoconjugates since 2005.