组成图示
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传感器类型
荧光生物传感器
检测对象
avidin（亲和素）；样品基质：1 mM 磷酸盐缓冲液（pH 7.4）
检测原理
该传感器以螺旋共轭聚电解质 poly-1 为荧光供体，biotin-TMR 为受体/识别配体。poly-1 在水相中呈螺旋构象，苯乙炔单元形成 π-堆积腔；TMR 嵌入该腔后，poly-1 的约 450 nm 荧光被猝灭，能量经 FRET 转移至 TMR，产生约 590 nm 敏化发射。avidin 与 biotin 特异性结合是识别事件。若 avidin 先与 biotin-TMR 混合，avidin 结合 biotin 后改变配体构象/占据状态，使 TMR 难以嵌入 poly-1，FRET 被抑制，I590/I450 降低；avidin 浓度越高，可嵌入的游离 biotin-TMR 越少，信号下降。当 [avidin]/[2]=0.25 时 FRET 最低，因 1:4 avidin-2 复合物位阻最强；过量 avidin 形成低占据复合物，部分 TMR 仍可嵌入，FRET 回升。荧光光谱仪在 320 nm 激发下读取 590/450 nm 强度比，实现 avidin 定量。
检测灵敏度
LOD: 100 pM（[2] = 100 nM）
效应效果
该传感器在 1 mM 磷酸盐缓冲液（pH 7.4）中工作，avidin 分析检测限为 100 pM（[2]=100 nM）。与仅依赖静电作用的共轭聚电解质亲和素传感器相比，poly-1/biotin-TMR 结合还包含疏水作用和分子识别，因此在中等离子强度溶液中保持灵敏度。向预形成复合物加入 avidin 时 FRET 基本不中断，反而形成 avidin-biotin 交联；荧光相关光谱显示所得荧光聚集体水动力半径比 poly-1/2 或 2-avidin 复合物大 20 倍以上。先混合 avidin 与 biotin-TMR 再与 poly-1 混合时响应最强，FRET 在 [avidin]/[2]=0.25 处出现最小值，表明 1:4 复合物因位阻最不利于嵌入。原文未报告 RSD、稳定性、实际样品回收率或与 ELISA/HPLC/qPCR 的对比。
传感器的构成
- 溶液相基底：1 mM 磷酸盐缓冲液（pH 7.4），提供水相传感环境，无固体电极/基底。
- 荧光供体/换能层：meta-连接阴离子聚(苯乙炔基)螺旋共轭聚电解质 poly-1，近紫外吸收（320 nm）与约450 nm发射，作为FRET供体和嵌入宿主。
- 识别配体层：生物素-四甲基罗丹明猝灭配体 biotin-TMR（quencher-ligand 2），biotin 识别 avidin，TMR 作为 FRET 受体。
- 嵌入信号层：TMR 罗丹明单元嵌入 poly-1 螺旋 π-堆积腔，吸收约553 nm、发射约590 nm，实现聚合物到染料的 FRET。
- 信号读出层：荧光光谱仪，λex = 320 nm，监测 I590/I450 强度比作为 FRET 效率指标。
中文摘要
本文报道了一种基于嵌入型荧光共振能量转移（FRET）的亲和素（avidin）生物传感器。生物素-四甲基罗丹明（biotin-TMR）猝灭配体通过 TMR 单元嵌入苯乙炔基螺旋共轭聚电解质 poly-1 的螺旋 π-堆积腔，与聚合物形成复合物。该相互作用以聚合物到 TMR 的高效 FRET 为信号：poly-1 在约 450 nm 的荧光被猝灭，而 TMR 在约 590 nm 的敏化荧光增强。向预形成的 poly-1/biotin-TMR 嵌入复合物中加入 avidin 并不会中断 FRET，反而通过 avidin-biotin 结合形成“交联”结构；而先将 biotin-TMR 与 avidin 混合，再加入 poly-1，则可高效破坏 FRET 信号，从而获得对 avidin 的检测限为 100 pM 的传感器。通过研究 FRET 响应随 biotin-TMR 和 avidin 浓度的变化，揭示了蛋白与 poly-1/biotin-TMR 嵌入复合物之间的相互作用机制。
英文摘要
A biotin-tetramethylrhodamine (biotin-TMR) quencher-ligand interacts with a (phenylene-ethynylene) based helical conjugated polyelectrolyte (poly-1) via intercalation of the TMR unit into the helix. The interaction is signaled by efficient fluorescence resonance energy transfer (FRET) from the polymer to the TMR chromophore. Avidin addition to the poly-1/biotin-TMR intercalation complex does not interrupt FRET, instead resulting in the formation of avidin-biotin "cross-links". Mixing of biotin-TMR with avidin prior to addition of the polymer efficiently disrupts the FRET signal, giving rise to a sensor with a detection limit of 100 pM for avidin. Study of the FRET response as a function of biotin-TMR and avidin concentration affords insight into the interaction of the protein with the poly-1/biotin-TMR intercalation complex.