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
生物活性抗PSMA单克隆抗体（bioactive anti-PSMA monoclonal antibody, mAb）；样品基质：杂交瘤细胞17G1.1摇瓶条件培养基、3.5 L生物反应器细胞培养上清/过滤后无细胞培养基。
检测原理
SPR生物传感器以CM4芯片金膜为换能器，固定PS0215肽作为识别元件。当生物活性抗PSMA单克隆抗体（mAb）与PS0215结合时，界面质量/折射率增加，表面等离子体共振响应（RU）上升。实验采用低流速（20 µL/min）使结合过程处于质量传输限制，初始反应速率dR/dt与溶液中mAb浓度成正比：dR/dt = MW·km·G·[Abulk]。通过提取注射前30 s传感器曲线斜率，并用标准mAb建立校准曲线，即可定量生物活性抗体浓度。表面以10 mM glycine（pH 2.0）再生，定期注入标准品校正漂移。该方法为无标记检测，不依赖酶促或核酸放大。
检测灵敏度
线性范围: 3 to 200 nM (0.00135–0.03 g/L)；R^2 = 0.9996；单条传感器曲线回归系数 R^2 > 0.99
效应效果
PS0215表面在10次注射中初始反应速率与抗体积累变化<0.5%，表面寿命>250个循环，优于PSMA的>100个循环。条件培养基中其他蛋白非特异结合低，纯mAb与含mAb培养基传感器曲线形态相似，表明选择性好、干扰小。离线SPR与Western blot灰度定量高度一致（R^2=0.95）。线边系统实现172 h培养中每小时定量；内联过滤器堵塞期间出现异常，更换后恢复。方法无需重组标签，可适配任何具有高亲和结合伙伴的蛋白，用于生物反应器生产监控与优化。
传感器的构成
- 换能器基底：Biacore 3000 CM4传感器芯片，金膜表面修饰羧甲基葡聚糖（carboxymethyl dextran）基质，提供SPR换能与偶联位点
- 活化/偶联层：NHS/EDC用于胺偶联活化，PDEA用于硫醇偶联，实现识别配体共价固定
- 识别元件：PS0215肽（CGKSLYESWTKK，N端半胱氨酸）通过硫醇偶联固定，特异性捕获生物活性抗PSMA单克隆抗体（mAb）
- 对照识别元件：截短PSMA（truncated PSMA）通过胺偶联固定，用于比较配体性能；另设mock对照表面
- 封闭层：半胱氨酸/NaCl封闭PS0215表面剩余活化基团，乙醇胺-HCl封闭PSMA表面，降低非特异结合
- 运行/再生介质：HBS或PBS-Tween运行缓冲液，10 mM glycine（pH 2.0）再生表面
中文摘要
本文报道了一种用于生物反应器培养过程中线边（at-line）监测生物活性抗体浓度的创新方法。所谓生物活性抗体指保留抗原结合活性的抗体。研究首先利用表面等离子共振（SPR）生物传感器技术，在离线条件下对500 mL摇瓶杂交瘤细胞培养条件培养基中生物活性抗体浓度进行监测，以验证SPR测量条件。随后构建全自动实验系统，将SPR生物传感器与3.5 L生物反应器连接，对反应器培养过程中分泌的生物活性抗体浓度进行线边连续监测。离线与线边SPR定量结果均与定量Western blot及灰度分析结果高度一致。研究结果表明，SPR生物传感器可用于生物反应器中细胞分泌的正确折叠蛋白的线边定量，为生物活性分泌蛋白生产的控制与优化提供了一种新颖、稳健的分析策略。
英文摘要
We report an innovative at-line method to monitor concentration of bioactive antibody (i.e., antibody with conserved antigen-binding activity) secreted during bioreactor culture by the use of surface plasmon resonance (SPR)-based biosensor technology. In a first series of experiments, conditions for SPR-based measurements were validated off-line by monitoring bioactive antibody concentration in conditioned medium from 500-ml baffled flask hybridoma cell cultures. A fully automated experimental setup in which the SPR-based biosensor was harnessed to a bioreactor was then used at-line to monitor the concentration of bioactive antibody produced in a 3.5-L bioreactor. Quantitative SPR measurements performed both at-line and off-line were in excellent agreement with quantitative Western blotting followed by densitometry analyses. Thus, our experimental study confirms that SPR biosensors can be applied to at-line quantification of correctly folded proteins that are secreted by cells cultured in a bioreactor. Our experimental approach represents a novel and robust analytical strategy to be applied to the control and optimization of the production of bioactive secreted proteins.