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
凝集素/糖结合蛋白（Concanavalin A, Con A；Ricin, RCA120；Wheat germ agglutinin, WGA），样品基质为 HEPES 或 PBS 缓冲液。
检测原理
该传感器以金膜为 SPR 换能基底，羟基终止自组装单分子层经二乙烯砜（DVS）活化后形成乙烯砜表面。天然糖或修饰糖通过羟基、氨基或巯基与乙烯砜发生 Michael 1,4-加成，共价固定于表面；OEG-硫醇封闭剩余活性位点。当含目标凝集素的缓冲液流过表面时，凝集素与固定糖发生特异性结合，使界面质量/折射率增加。SPR 反射率随结合蛋白量增加而改变，Δ%R 与蛋白浓度及结合常数相关，可用 Langmuir 模型拟合。巯基/氨基修饰糖因亲核性更强，固定密度更高，结合响应更大；未修饰还原糖主要经异头羟基结合，保留 α/β 构型选择性。
检测灵敏度
原文未报告检出限(LOD)、线性范围、灵敏度斜率或相关系数。
效应效果
方法选择性良好：Con A 结合甘露糖、麦芽三糖、麦芽糖、葡萄糖和 RNase B，不结合半乳糖、乳糖、壳二糖和 RNase A；RCA120 结合半乳糖/乳糖，WGA 结合壳二糖。OEG 基底降低非特异 BSA 吸附；未封闭时首轮 Con A 非特异约 0.5 Δ%R，后续消失。阵列经 100 次 SPR 结合-再生循环或 4°C 避光干燥储存 3 个月后保留 90% 最大结合能力；未反应 DVS 表面 1 周保留 90%、1 个月保留 80%。Con A 的 KA 为未修饰甘露糖 3.1±0.2×10^6 M^-1、胺化 7.3±0.5×10^6 M^-1、巯基化 8.6±0.7×10^6 M^-1；Rmax 为 11.0、11.9、17.7 Δ%R。每点仅需 150–300 ng 糖，适合构建糖微阵列和定量生物传感器。
传感器的构成
- 基底/换能器：SF-10 玻璃或硅片上 Ti(2 nm)/Au(45 nm) 薄膜，提供 SPR 换能金表面
- 自组装单分子层：11-巯基十一烷醇(11-MUA)形成羟基终止 SAM，提供羟基并降低非特异吸附；也可用 OEG 终止 SAM
- 活化修饰层：二乙烯砜(DVS)在 pH 11 碳酸盐缓冲液中与 SAM 羟基反应，形成乙烯砜修饰表面作为连接臂
- 识别元件：甘露糖、葡萄糖、半乳糖、麦芽糖、乳糖、壳二糖、麦芽三糖、RNase A/B 等糖/糖蛋白，经羟基/胺/巯基共价固定
- 失活/封闭层：寡乙二醇硫醇(OEG-thiol)失活剩余乙烯砜；检测前 0.1% BSA 封闭非特异位点
- 信号识别蛋白：Con A、RCA120、WGA 等凝集素作为结合分析物，结合后改变界面质量/折射率
- 读出层：SPRimagerII 或 Biacore T100 检测 SPR 反射率变化(Δ%R)
中文摘要
微阵列与生物传感器的功能依赖于在表面固定生物分子并保留其生物活性。本文报道了一种基于二乙烯砜（DVS）的简化表面功能化方法，用于在羟基终止表面上共价固定天然及化学衍生碳水化合物和糖蛋白。首先，在羟基自组装单分子层上引入 DVS，形成乙烯砜活化表面；随后，含羟基、氨基或巯基的糖、寡糖、多糖及糖蛋白通过 Michael 1,4-加成反应共价偶联到表面。作者利用表面等离子共振成像（SPRi）定量评价固定糖与凝集素结合的生物活性，并采用 X 射线光电子能谱（XPS）和飞行时间二次离子质谱（ToF-SIMS）验证表面组成与糖相关碎片。研究还考察了基于亲核性差异和异头构型的位点选择性固定。结果表明，该方法可简单、可重复地将多种功能生物分子固定到乙烯砜修饰的生物传感器表面，有助于非合成实验室快速构建糖微阵列和定量生物传感器，推动糖组学研究。
英文摘要
Microarrays and biosensors owe their functionality to our ability to display surface-bound biomolecules with retained biological function. Versatile, stable, and facile methods for the immobilization of bioactive compounds on surfaces have expanded the application of high-throughput "omics"-scale screening of molecular interactions by nonexpert laboratories. Herein, we demonstrate the potential of simplified chemistries to fabricate a glycan microarray, utilizing divinyl sulfone (DVS)-modified surfaces for the covalent immobilization of natural and chemically derived carbohydrates, as well as glycoproteins. The bioactivity of the captured glycans was quantitatively examined by surface plasmon resonance imaging (SPRi). Composition and spectroscopic evidence of carbohydrate species on the DVS-modified surface were obtained by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and time-of-flight secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS), respectively. The site-selective immobilization of glycans based on relative nucleophilicity (reducing sugar vs amine- and sulfhydryl-derived saccharides) and anomeric configuration was also examined. Our results demonstrate straightforward and reproducible conjugation of a variety of functional biomolecules onto a vinyl sulfone-modified biosensor surface. The simplicity of this method will have a significant impact on glycomics research, as it expands the ability of nonsynthetic laboratories to rapidly construct functional glycan microarrays and quantitative biosensors.