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
兔免疫球蛋白G（rabbit IgG），PBS缓冲液样品
检测原理
SPR芯片的Au膜上先自组装MPA，经EDC/NHS活化羧基后共价固定山羊抗兔IgG，并用乙醇胺封闭非特异位点。ZnO-Au纳米复合材料通过MPA的硫醇-金键连接，再经EDC/NHS活化羧基与兔IgG共价结合，BSA封闭后形成ZnO-Au-IgG探针。不同浓度探针注入后，兔IgG与表面抗体特异性结合，使传感器界面质量与折射率增加；ZnO-Au纳米复合材料通过Au局域表面等离子体共振及ZnO-Au界面电子/能量转移增强局域电磁场，并增大结合复合物尺寸，从而放大共振波长偏移。偏移量随兔IgG浓度升高而增大，由全波长分光光度计读出。
检测灵敏度
响应范围: 0.15–20.00 μg/mL（ZnO-Au）；0.30–20.00 μg/mL（Au NPs）；2.50–20.00 μg/mL（Au film）；最低可测浓度较Au film低约16倍；最小共振波长偏移0.51 nm @0.15 μg/mL，最大6.08 nm @20.00 μg/mL。
效应效果
该传感器对兔IgG具有良好选择性：100 μg/mL BSA和10 μg/mL人IgM在相同条件下未引起可观察共振波长偏移，5 μg/mL ZnO-Au-IgG结合曲线未见非特异结合。与Au膜和Au纳米颗粒体系相比，ZnO-Au纳米复合材料体系响应范围最低至0.15 μg/mL，Au NPs为0.30 μg/mL，Au film为2.50 μg/mL；20 μg/mL时最大波长偏移分别为6.08、5.08和2.54 nm。作者指出最低可测浓度较Au film低约16倍，说明ZnO-Au探针可显著提高SPR免疫检测灵敏度，并拓展ZnO-Au纳米复合材料在免疫分析中的应用。
传感器的构成
- 基底/换能器：K9玻璃片上沉积2 nm Cr粘附层和50 nm Au膜，置于棱镜上形成Kretschmann构型，用于激发表面等离子体
- 自组装修饰层：3-巯基丙酸（MPA）在Au膜上形成自组装单分子层，提供羧基用于抗体共价固定
- 活化剂：EDC/NHS活化MPA羧基，使其与抗体氨基形成共价键
- 识别元件：山羊抗兔IgG（goat anti-rabbit IgG）共价固定于传感器表面，特异性捕获兔IgG
- 封闭剂：乙醇胺盐酸盐（ethanolamine hydrochloride）封闭传感器表面非特异位点；BSA封闭ZnO-Au探针非结合位点
- 信号标记/放大元件：水溶性ZnO-Au纳米复合材料（ZnO nanocrystals/Au nanoparticles）经MPA硫醇-金键连接，EDC/NHS活化后与兔IgG共价结合，形成ZnO-Au-IgG探针
- 读出系统：波长调制SPR生物传感器，卤素钨灯、偏振器、棱镜、光纤和全波长分光光度计，检测共振波长偏移
中文摘要
本文报道了一种基于水溶性ZnO–Au纳米复合材料的表面等离子共振（SPR）生物传感器，用于检测兔免疫球蛋白G（rabbit IgG）。ZnO–Au纳米复合材料可通过共价结合方式与蛋白质连接，构建具有独特光学性质和良好生物相容性的蛋白探针，从而增强SPR传感器的灵敏度。在优化条件下，该传感器对兔IgG在0.15–20.00 μg/mL浓度范围内表现出满意响应。作为对比，Au膜传感器对兔IgG的响应范围为2.50–20.00 μg/mL，Au纳米颗粒传感器为0.30–20.00 μg/mL。结果表明，ZnO–Au纳米复合材料传感器是三种体系中最灵敏的，其最低可测兔IgG浓度比仅基于Au膜的传感器低约16倍。
英文摘要
A surface plasmon resonance biosensor based on ZnO-Au nanocomposites was developed for the detection of rabbit IgG. The ZnO-Au nanocomposites can bind protein by covalent attachment to construct a probe for target analyte. The probe with unique optical properties and good biocompatibility could enhance the sensitivity of SPR biosensor. Under the optimized conditions, the biosensor based on ZnO-Au nanocomposites exhibits a satisfactory response to rabbit IgG in the concentration range of 0.15-20.00 μg ml(-1). For comparison, the biosensor based on Au film and the biosensor based on Au nanoparticles were also studied for the detection of rabbit IgG. The biosensor based on Au film shows a response to rabbit IgG in the concentration range of 2.50-20.00 μg ml(-1). The biosensor based on Au nanoparticles shows a response in the concentration range of 0.30-20.00 μg ml(-1). The biosensor based on ZnO-Au nanocomposites was therefore found to be the most sensitive of the three types of biosensors. The lowest concentration of rabbit IgG that can be determined by the proposed biosensor is about 16-fold lower than that of the biosensor based on Au film alone.