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
人绒毛膜促性腺激素（human chorionic gonadotropin, hCG）；样品基质：50% 人血浆（blood plasma，PBSBSA 稀释）
检测原理
该传感器采用无标记SPR检测。传感通道表面经混合烷硫醇自组装层和NHS/EDC活化后共价固定anti-hCG抗体，参考通道固定BSA。血浆中hCG与表面抗体特异性结合，使金膜表面质量/折射率增加，导致SPR共振波长移动；未结合的血浆蛋白非特异吸附也会引起响应。采样法通过微流控交替注入血浆和高离子强度洗涤液PBSNa/BSA，洗涤液在数秒内去除非特异蛋白并消除体相折射率变化，而hCG-抗体复合物解离较慢，因此洗涤结束时的响应或初始结合速率主要反映特异结合。低浓度下初始结合速率与hCG浓度线性相关，高浓度下趋于平衡；参考通道扣除残余非特异背景。该方法不使用酶或核酸放大，而是依靠快速采样-洗涤和初始结合速率分析提高信噪比。
检测灵敏度
LOD: 10 ng/mL（采样法）；LOD: 50 ng/mL（常规参照法）；线性范围: 25–500 ng/mL（采样法，初始结合速率）；75–500 ng/mL（常规法，500 ng/mL时响应趋于平台）；斜率: 1.8E-4 nm·min^-1/(ng/mL)（采样法）、9.2E-4 nm/(ng/mL)（常规法）；r_sampling=0.995，r_referencing=0.985
效应效果
在50%血浆中，参考通道5 min响应不超过0.08 nm（约1.3 ng/cm2），非特异吸附低，与先进抗污界面相当。SPR温度基线稳定性优于0.01 °C。采样法重现性为72%（25 ng/mL）至90%（500 ng/mL），常规法为67%（50 ng/mL）至79%（500 ng/mL），对应相对误差约28%–10%和33%–21%。与常规参照法相比，采样法LOD由50 ng/mL降至10 ng/mL，灵敏度提升5倍，并可在10 min内直接检测血浆中10 ng/mL hCG。作者认为该速度/灵敏度适合即时检测，且方法可扩展至干涉、荧光、QCM等传感器。
传感器的构成
- 基底/换能器：玻璃片（glass slide）+ 1 nm 钛（Ti）粘附层 + 50 nm 金（Au）膜，用于SPR波长光谱与衰减全反射检测
- 自组装单分子层：3:7混合羧基/羟基烷硫醇 HS-C11-(EG)6-OCH2-COOH 与 HS-C11-(EG)4-OH，提供羧基锚定抗体并降低非特异吸附
- 活化层：NHS/EDC水溶液（0.5 M NHS/0.1 M EDC）活化羧基，用于氨基偶联
- 识别元件：抗hCG抗体（anti-hCG）共价固定于传感通道，捕获血浆中hCG
- 封闭/抗污层：牛血清白蛋白（BSA）共价固定于传感与参考通道，封闭剩余羧基并抑制非特异蛋白吸附
- 微流控模块：无分散微流控结构（60 μm自粘乙烯基箔贴于抛光亚克力流路），双入口/双出口与微型电磁阀，实现血浆与洗涤液快速切换
- 读出系统：PLASMON IV SPR传感器，波长光谱/ATR，四通道，温度稳定，SPR波长变化换算表面覆盖（1 nm = 17 ng/cm2）
中文摘要
本文报道了一种用于复杂介质中生物分子相互作用实时监测的新型生物传感器方法。该方法以人绒毛膜促性腺激素（human chorionic gonadotropin, hCG）与其抗体在血浆中的相互作用为模型，利用表面等离子共振（SPR）生物传感器和无分散微流控系统，交替注入血浆样品与洗涤液，使非特异性吸附蛋白被快速去除而特异性结合得以保留，从而重建实时结合曲线。作者将血浆中获得的实时结合数据与缓冲液及血浆中常规参照法结果进行比较，证明该方法可增强生物传感器在复杂样品中检测生物分子的能力，在检测时间和灵敏度方面均有提升。模型实验表明，该方法可在血浆中直接检测hCG，检测水平比常规检测方法低5倍。
英文摘要
We report a novel approach to biosensor-based observations of biomolecular interactions which enables real-time monitoring of biomolecular interactions in complex media. This approach is demonstrated by investigating the interaction between the human chorionic gonadotropin (hCG) and its antibody in blood plasma using a surface plasmon resonance biosensor and a dispersionless microfluidics system. The real-time binding data obtained in blood plasma are compared with those obtained in buffer and blood plasma using a conventional method. It is also demonstrated that the proposed approach can enhance the capability of the biosensor to detect biomolecules in complex samples in terms of detection time and sensitivity. In the model experiment, this approach is shown to enable direct detection of hCG in blood plasma at levels which are five times lower than those detected using the conventional detection approach.