组成图示
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传感器类型
综述或非传感器论文
检测对象
非特异性吸附（non-specific adsorption, NSA）/荧光纳米颗粒表面结合；样品基质：去离子水或 0.1 M MES 缓冲液（pH 3/7）中的 110 nm 羧基荧光聚苯乙烯纳米颗粒溶液。
检测原理
检测基于全内反射荧光（TIRF）的表面特异性成像。473 nm 激光经 BK7 棱镜耦合进入 Zeonor 环烯烃聚合物载玻片，在 Zeonor/水界面以高于临界角的角度发生全内反射，产生约 100 nm 的倏逝场。只有进入倏逝场的荧光纳米颗粒被激发，发射 490 nm 荧光，从而排除体相背景。荧光羧基聚苯乙烯纳米颗粒与表面官能团发生非特异性吸附：氨基表面在生理 pH 下呈正电，吸引负电颗粒；羧基表面呈负电，产生静电排斥；分支 PEG 通过水化与空间位阻降低吸附。吸附颗粒数随表面结合亲和力增加，相机采集图像并计数，得到颗粒数-时间曲线；初始斜率拟合结合速率常数，2000 s 平均密度反映非特异性吸附程度。pH 改变表面和颗粒电荷，可区分同一表面不同条件下的结合。
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
TIRF 可实时比较涂层对负电荧光纳米颗粒的非特异性吸附。2000 s 时，APTES 密度 5727±185 particles/mm2，PEG 1537±387，COOH pH7 206±16，APTES 与 COOH 差近 28 倍；速率常数分别为 83×10^-2±1.9、25×10^-2±1.1、2×10^-2±0.3 s^-1，电荷表面差超 40 倍。PEG 相对 APTES 仅降约 4 倍吸附数和 3 倍速率，说明静电主导。COOH pH3 密度 951±84，pH7 206±16，中和电荷后结合增约 4 倍。抗 β-hCG 抗体偶联颗粒在 COOH pH7 密度 387±53，较未修饰 206±16 仅小幅增加。作者认为可快速筛选低背景表面，提高信噪比。
传感器的构成
- 基底/换能器：Zeonor 环烯烃聚合物（COP）载玻片，低自荧光，承载表面涂层并支持全内反射。
- 纳米材料修饰层：APTES/EDA 等离子体增强化学气相沉积（PECVD）聚氨基硅烷膜，提供 -NH2/-NH3+ 表面。
- 纳米材料修饰层：TMS(PEG)12 分支聚乙二醇（PEG）衍生物，接枝于 APTES 膜，提供空间位阻与水化抗非特异结合。
- 纳米材料修饰层：丙烯酸/正硅酸乙酯（TEOS）PECVD 共聚膜，提供高密度 -COOH/-COO- 表面。
- 识别元件：无固定识别元件；荧光羧基聚苯乙烯纳米颗粒（110 nm）或抗 β-hCG 单克隆抗体偶联纳米颗粒作为表面结合探针。
- 信号标记物：纳米颗粒内荧光染料（FITC 兼容，Ex 470 nm/Em 490 nm），被倏逝场激发后发射荧光。
- 储存添加剂：牛血清白蛋白（BSA）用于抗体偶联纳米颗粒长期储存，非检测封闭层。
中文摘要
本文报道基于全内反射荧光（TIRF）显微镜研究纳米颗粒与生物传感器表面相互作用的方法。通过倏逝场仅激发近表面荧光纳米颗粒，可实时观察荧光纳米颗粒与功能化 Zeonor 表面之间的结合事件，从而表征表面的吸引或排斥性质及相互作用动力学。该方法可用于高通量筛选不同化学组成表面的非特异性吸附（NSA）。研究三种涂层：含末端氨基的聚合氨基硅烷网络、高密度羧基表面膜、以及具有空间位阻的分支聚乙二醇（PEG）功能层。TIRF 显示，负表面电荷纳米颗粒在上述改性涂层上的非特异性吸附按 –NH2 > 分支 PEG > –COOH 顺序降低。该技术的表面特异性还可区分同一表面在不同 pH 下的非特异性吸附程度。结果表明静电排斥比 PEG 空间位阻更有效降低背景，为降低荧光免疫分析背景、提高信噪比提供快速表面筛选工具。
英文摘要
We report a method for studying nanoparticle-biosensor surface interactions based on total internal reflection fluorescence (TIRF) microscopy. We demonstrate that this simple technique allows for high throughput screening of non-specific adsorption (NSA) of nanoparticles on surfaces of different chemical composition. Binding events between fluorescent nanoparticles and functionalized Zeonor® surfaces are observed in real-time, giving a measure of the attractive or repulsive properties of the surface and the kinetics of the interaction. Three types of coatings have been studied: one containing a polymerized aminosilane network with terminal -NH(2) groups, a second film with a high density of -COOH surface groups and the third with sterically restraining branched poly(ethylene)glycol (PEG) functionality. TIRF microscopy revealed that the NSA of nanoparticles with negative surface charge on such modified coatings decreased in the following order -NH(2)>-branched PEG>-COOH. The surface specificity of the technique also allows discrimination of the degree of NSA of the same surface at different pH.