组成图示
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传感器类型
其他（硅光子微环谐振器生物传感器）
检测对象
人α-凝血酶（human α-thrombin）；样品基质：BSA-PBS缓冲液（含0.1 mg/mL BSA的PBS）
检测原理
传感器基于硅光子微环谐振器的光学干涉换能机制。SOI微环的Si波导表面覆盖SiO2，光在环形腔内满足共振条件mλ=2πr n_eff。表面经HyNic silane引入酰肼，抗凝血酶抗体经S-4FB引入芳醛，二者在苯胺催化下通过转亚胺化形成腙键，实现抗体共价固定。当人α-凝血酶流过表面时，与抗体特异性结合，表面结合质量增加，使微环附近局部有效折射率n_eff升高，共振波长发生红移。输出光强在扫描光谱中表现为共振谷位置移动，以Δpm读出。抗原浓度越高，结合量越大，波长漂移越大，从而实现无标记实时检测。
检测灵敏度
原文未报告LOD、线性范围、灵敏度斜率或相关系数。
效应效果
苯胺催化使净抗体负载在pH 4.5、6.0、7.4下分别提高7.2、3.2、14.8倍。催化负载最高6.4±0.3 ng/mm2（39 nm2/抗体），达理论最大边向覆盖87%；无催化最佳1.6±0.5 ng/mm2（150 nm2/抗体）。甘氨酸冲洗后催化抗体损失为1.3±0.4%、3.4±0.4%、8.0±2.3%，低于无催化的16.5±2.6%、21.8±6.0%、82.8±12.3%。与琥珀酰亚胺酯/胺连接相比，催化腙连接在所有pH下负载至少提高3倍，后者约1.7 ng/mm2。pH 7.4时，有苯胺微环对0.5–20 nM凝血酶呈强浓度依赖响应，无苯胺几乎不可检测。作者认为可减少约30 pmol抗体消耗并缩短孵育时间，适用于定量抗原检测和免疫捕获。
传感器的构成
- 基底/换能器：SOI硅光子微环谐振器，Si波导与原生SiO2覆盖层，表面局部折射率变化引起共振波长漂移
- 表面修饰层：HyNic silane（3-N-((6-(N0-异丙叉酰肼))烟酰胺)丙基三乙氧基硅烷），在SiO2表面引入酰肼连接基团
- 识别元件：抗人凝血酶小鼠单克隆抗体，经S-4FB（琥珀酰亚胺基-4-甲酰苯甲酸酯）修饰引入芳醛后与表面酰肼形成腙键
- 连接催化剂：苯胺，与抗体芳醛形成席夫碱，通过转亚胺化加速腙键生成
- 封闭层：2% BSA-PBS，封闭非特异结合位点并降低后续抗原检测中的非特异吸附
- 微流控样品池：Teflon盖与Mylar垫片构成微流道，注射泵输送缓冲液、抗体和抗原
- 读出系统：1560 nm可调谐二极管激光器、衍射光栅耦合器与光电检测，监测微环共振波长漂移
中文摘要
本文报道了利用苯胺催化的腙连接将蛋白捕获剂高效固定到模型氧化硅生物传感器表面的方法。作者以硅光子微环谐振器为无标记、实时表面分析平台，直接评估表面酰肼与醛基修饰抗体之间在不同pH及有无苯胺亲核催化条件下的生物偶联效率。结果表明，在pH 4.5至7.4范围内，苯胺可显著提高表面净抗体负载，从而缩短孵育时间并降低样品消耗。抗体负载的增加直接使功能化微环在无标记免疫分析中表现出更灵敏的抗原检测能力。研究还揭示了一种重要的pH依赖性非共价结合趋势：非共价吸附影响溶液相生物分子与表面试剂反应的机会，并与生物偶联反应速率共同决定最终抗体负载。
英文摘要
Aniline-catalyzed hydrazone ligation between surface-immobilized hydrazines and aldehyde-modified antibodies is shown to be an efficient method for attaching protein capture agents to model oxide-coated biosensor substrates. Silicon photonic microring resonators are used to directly evaluate the efficiency of this surface bioconjugate reaction at various pHs and in the presence or absence of aniline as a nucleophilic catalyst. It is found that aniline significantly increases the net antibody loading for surfaces functionalized over a pH range from 4.5 to 7.4, allowing derivatization of substrates with reduced incubation time and sample consumption. This increase in antibody loading directly results in more sensitive antigen detection when functionalized microrings are employed in a label-free immunoassay. Furthermore, these experiments also reveal an interesting pH-dependent noncovalent binding trend that plays an important role in dictating the amount of antibody attached onto the substrate, highlighting the competing contributions of the bioconjugate reaction rate and the dynamic interactions that control opportunities for a solution-phase biomolecule to react with a substrate-bound reagent.