组成图示
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传感器类型
压电(QCM)生物传感器
检测对象
溶菌酶（lysozyme, LZM）、卵白蛋白（OVA）、人血清白蛋白（HSA）、鸡IgG、血红蛋白、转铁蛋白、胃蛋白酶、胰蛋白酶等蛋白；样品基质：PBS蛋白溶液（0.5 mg/mL）及鸡蛋白（CEW）来源蛋白
检测原理
QCM 传感器先将 Tris 通过 DTT 自组装单分子层和环氧活化连接臂共价固定于金电极表面，再用 Tris-HCl 封闭残余位点。将蛋白溶液注入流动池后，若蛋白与固定化 Tris 发生特异性结合，结合质量使石英晶体谐振频率下降；未结合蛋白不引起明显频率变化。LZM 与 Tris 结合后产生约 60 Hz 频率下降，洗脱后恢复基线，表明结合可逆。SPR 中 LZM 结合引起响应单位随浓度增加，稳态响应拟合得到 KD。该传感过程无酶或核酸放大，直接依靠界面质量变化换能，信号大小反映 LZM 与 Tris 的结合量。
检测灵敏度
未报告 LOD、线性范围、灵敏度斜率或相关系数。
效应效果
QCM-FIA 筛选鸡蛋白中 8 种蛋白时，仅 LZM 引起约 60 Hz 频率下降，其他蛋白保持基线，HSA 无吸附，选择性良好且非特异吸附低。芯片洗脱后频率恢复基线，重现性较好。SPR 中 LZM 在 0.2–3.2 μM 范围内响应随浓度增加，OVA 无响应，拟合 KD 平均 1.0×10^-5 M；HPAC 前沿分析得 KD 为 6.7×10^-5 M，LZM 可被 0.6 M NaCl 约 2 min 洗脱，其他蛋白不保留。分子对接 KD 为 2.3×10^-5 M，与实验一致。作者认为 QCM 成本低，SPR 信噪比更高、响应更快，Tris 亲和柱可用于从鸡蛋白直接分离纯化 LZM，并提示弱配体 LZM 结合研究应避免 Tris。
传感器的构成
- 换能器基底：10 MHz AT-cut 石英晶体（QCM）金电极，提供压电频率响应与导电表面
- 自组装单分子层：二硫苏糖醇（DTT）SAM，修饰金表面并减少非特异吸附
- 环氧活化连接臂：二甘醇二缩水甘油醚/1,4-丁二醇二缩水甘油醚，将 DTT 端基活化为环氧基并形成间隔臂
- 识别元件：三羟甲基氨基甲烷（Tris）通过氨基与环氧基共价固定，作为小分子识别配体捕获溶菌酶（LZM）
- 封闭层：Tris-HCl（pH 8.5, 1.0 M）封闭残余环氧基，降低非特异结合
- 流动池缓冲液：PBS（50 mM 磷酸钾含 100 mM NaCl, pH 7.0）维持生理离子环境
中文摘要
本研究首次利用石英晶体微天平（QCM）生物传感器快速筛选分析，证明三羟甲基氨基甲烷（Tris）缓冲液与溶菌酶（LZM）之间存在特异性相互作用。该现象在表面等离子共振（SPR）系统中同样被观察到。进一步采用高效亲和色谱（HPAC）确认 LZM 与固定化 Tris 之间的特异性结合，表观解离常数 KD 为 6.7×10^-5 M。分子对接用于识别 LZM 与连接臂固定的 Tris 的可能结合模式，估算结合自由能为 -6.34 kcal/mol，对应 KD 为 2.3×10^-5 M，与实验值吻合良好。基于对接模型，Tris 的三个羟基分别与 LZM 中的 Asp52、Glu35 和 Ala107 形成分子间氢键。该研究强调了缓冲液选择对定量生化研究的重要性，并指出在溶菌酶配体结合研究中，若待测配体为弱结合物，应避免使用 Tris 缓冲液。
英文摘要
An unusual phenomenon, the specific interaction between tris(hydroxymethyl)aminomethane (Tris) and lysozyme (LZM), was demonstrated for the first time by rapid screen analysis of interactions using a quartz crystal microbalance (QCM) biosensor. This phenomenon was also observed in a surface plasmon resonance (SPR) system. Further study using high-performance affinity chromatography (HPAC) confirmed this specific interaction between LZM and immobilized Tris with an apparent dissociation constant (K(D)) of 6.7 x 10(-5)M. Molecular docking was carried out to identify possible modes of binding between LZM and Tris linked to a binding arm. The estimated binding free energy was -6.34 kcal mol(-1), corresponding to a K(D) of 2.3 x 10(-5)M, which correlated well with the experimental value. Based on the docking model, the three hydroxyl groups of Tris form intermolecular H bonds with Asp52, Glu35, and Ala107 in LZM. This study reinforces the importance of buffer selection in quantitative biochemical investigations. For a lysozyme ligand binding study, it is better to avoid using Tris when the ligands under study are weak binders.