组成图示
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传感器类型
其他（LSPR光学生物传感器）
检测对象
乙肝表面抗原（HBsAg）；样品基质：Tris 缓冲液、人血清、人血浆
检测原理
该传感器以金纳米棒（GNR）为光学换能器，其纵向局域表面等离子共振（LSPR）峰位于约 700 nm，对周围介电环境变化敏感。单克隆 HBsAb 通过物理吸附包覆在 GNR 表面，BSA 进一步封闭剩余位点，形成柔性蛋白壳以减少非特异性吸附。当样品中的 HBsAg 与表面 HBsAb 特异性结合后，纳米棒表面吸附层厚度、折射率及电磁场衰减长度发生变化，导致纵向 LSPR 峰发生红移。通过紫外-可见吸收光谱监测峰位位移，位移大小随 HBsAg 浓度增加而增大，呈剂量依赖关系。该方法为无标记、均相检测，选择近红外波段可避开血清中血红蛋白等内源色质的背景干扰。
检测灵敏度
LOD: 0.01 IU/mL；剂量依赖响应范围: 0.01 IU/mL–1 IU/mL；ELISA 对照 LOD: 0.4 IU/mL
效应效果
验证实验表明，GNR 标记抗体未显著改变抗原-抗体结合亲和力，常规 ELISA 与 GNR-ELISA 验证组无统计显著差异，两者 LOD 均为 0.4 IU/mL。在 Tris 缓冲液中，传感器可检测 0.01 IU/mL 的 HBsAg，灵敏度约为优化 ELISA 的 40 倍。血清定性检测中，阳性样本较阴性样本出现约 8 nm 红移，不同诊断试剂盒批次实际红移为 6–20 nm。23 份临床血浆样本中，12 份阳性样本红移 4.3–30 nm，阴性样本位移小于 ±3 nm；BSA 对照最大平均位移 1.7 nm，多数小于 1 nm，说明封闭有效。结果与 ELISA 一致，平行实验以 mean ± SD 表示。作者认为该方法操作简便、抗干扰好，适用于低病毒载量样本和床旁检测。
传感器的构成
- 换能器：金纳米棒（GNR），提供纵向局域表面等离子共振（LSPR）吸收峰，作为光学换能器
- 表面活性剂层：十六烷基三甲基溴化铵（CTAB），包覆 GNR 表面，合成中稳定纳米棒，后续被抗体/BSA 部分置换
- 识别元件：单克隆乙肝表面抗体（HBsAb），通过物理吸附固定于 GNR 表面，特异性识别 HBsAg
- 封闭层：牛血清白蛋白（BSA），洗涤并封闭剩余 CTAB 位点，降低非特异性吸附
- 信号标记物：无（label-free），依靠免疫复合物引起 LSPR 峰位移
- 信号读出：紫外-可见吸收光谱（UV-Vis extinction spectrum），监测纵向 LSPR 峰波长红移
中文摘要
本研究设计了一种基于金纳米棒（GNR）局域表面等离子共振（LSPR）行为的新型生物传感器，用于检测乙肝表面抗原（HBsAg），该抗原可反映乙肝病毒（HBV）的活跃复制。金纳米棒表面通过物理吸附修饰单克隆乙肝表面抗体（HBsAb），并利用拉曼光谱、动态光散射（DLS）和 Zeta 电位表征抗体修饰后纳米棒的性质。当 HBsAg 与探针结合时，免疫反应引起纳米棒周围局部折射率变化，导致紫外-可见消光光谱中纵向 LSPR 峰发生波长位移，从而实现无标记检测。该传感器可在 Tris 缓冲液中对 HBsAg 进行定量分析，剂量依赖响应范围为 0.01 IU/mL 至 1 IU/mL；同时适用于血清和血浆中 HBsAg 的定性分析。其操作简便、灵敏度高且通用性强，较其他金纳米棒免疫检测方法具有优势。
英文摘要
A novel gold nanorods (GNRs) biosensor based on the localized surface plasmon resonance (LSPR) behavior was designed to detect the hepatitis B surface antigen (HBsAg) which indicates active viral replication of hepatitis B virus (HBV). The surface of GNRs was modified with monoclonal hepatitis B surface antibody (HBsAb) through physical adsorption. Raman spectrum, dynamic light scattering (DLS) and zeta potential measurement were conducted to access the nature of the GNRs after antibody modification. The binding of analyte to the molecular probe was monitored by the longitudinal wavelength shift of LSPR peak in the UV-Vis extinction spectrum resulting from the changes of local refractive index induced by the immunological reaction. The biosensor could be utilized in quantitative analysis in Tris buffers, which has dose-dependence response ranging from 0.01 IU/mL to 1 IU/mL. Further, the biosensor was suited for qualitative analysis of HBsAg in the actual media of blood serum and plasma. The ease of operation, high sensitivity, and its generality offer specific advantages over other GNRs-based immunoassay methods.