组成图示
点击图片查看大图 · 依据论文自动绘制
传感器类型
其他（阵列成像反射光学生物传感器）
检测对象
抗流感血凝素抗体（anti-HA antibodies，含 IgG/IgM）；样品基质：人血清/抗血清（human serum/antisera），小鼠血浆（negative control）。
检测原理
AIR 传感器利用硅片表面热生长 SiO2 抗反射膜的光学干涉效应。在特定波长和入射角下，s 偏振光在 SiO2 膜中发生相消干涉，使表面反射极弱。芯片经 APTES 氨基化后，用对苯二异硫氰酸酯或戊二醛将多种 HA 抗原共价固定成阵列。当人血清中的抗 HA 抗体与表面 HA 特异性结合时，结合层使局部 SiO2 膜有效厚度增加，破坏相消干涉条件，产生可成像的反射光增强。由于无需荧光、酶或二抗标记，信号直接来自质量/厚度变化；阵列中不同 HA 亚型空间分离，可同步检测多亚型抗体及交叉反应。反射强度差经阴性对照归一化后，随抗体滴度升高而增大。
检测灵敏度
相关系数: H52 与接种量 Pearson R = 0.98；ELISA 与接种量 Pearson R = 0.37；AIR 与 ELISA Pearson R = 0.36（去除 subject B 后 R = 0.85）；微阵列 H5 与接种量 R = 0.58
效应效果
盲法宏阵列中，AIR 正确识别安慰剂样本 A，接种后样本 H5 反射升高；H52 与接种量相关性最佳（Pearson R = 0.98）。与 ELISA 相比，AIR 相关性较差（Pearson R = 0.36），去除样本 B 后提高至 0.85；Western blot 与 ELISA 不一致。微阵列中，AIR 正确识别安慰剂 G，并区分接种前后血清；受试者 H 接种后 H5 反射变化增加约 5 倍。阴性小鼠血浆无反应。缓冲液对照芯片重复性：anti-IgG 3.05 ± 7.0 AU，anti-fluorescein 2.66 ± 1.5 AU。5–10% 血清稀释即可产生足够信号，作者认为 AIR 可作为 HAI/MN 的现场前筛。
传感器的构成
- 基底：硅片（Si），提供机械支撑与光学反射界面。
- 换能膜：热生长二氧化硅（SiO2）抗反射膜，厚度 1381 Å（宏阵列）或 1393 Å（微阵列），用于光学反射换能。
- 表面氨基化层：β-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）在 SiO2 表面形成氨基，提供共价连接位点。
- 交联/连接层：宏阵列用对苯二异硫氰酸酯（para-phenylene diisothiocyanate）连接 HA；微阵列用戊二醛（glutaraldehyde）交联固定探针。
- 识别元件：重组流感血凝素（hemagglutinin, HA）亚型 H1、H3、H5、H6、H9 等，作为捕获抗原识别血清抗 HA 抗体。
- 对照元件：抗人 IgG/IgM 抗体（阳性对照）、抗荧光素抗体（anti-fluorescein）和人血清白蛋白（HSA，微阵列阴性对照），用于归一化与质控。
- 封闭层：牛血清白蛋白（BSA）在 HBS 缓冲液中封闭非特异结合位点（宏阵列 1 mg/mL，微阵列 200 μg/mL）。
中文摘要
过去一个世纪，周期性流感大流行造成严重死亡，H5N1 禽流感及 H1N1 新变种引发全球关注。为支持疫情监测和快速评估疫苗效果，需要可补充高生物安全等级标准方法的高通量检测。本文报道了一种基于阵列成像反射（Arrayed Imaging Reflectometry, AIR）的无标记光学生物传感器平台，用于检测并快速定量人血清中的流感特异性抗体。该传感器以硅片上热生长二氧化硅抗反射膜为换能基底，经 β-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）及交联剂固定多种血凝素（HA）抗原，形成宏阵列或微阵列。血清中抗 HA 抗体结合后使局部膜厚增加，破坏相消干涉并产生反射光信号，无需二抗或标记。作者利用 H5N1 疫苗试验抗血清进行盲法评价，AIR 可区分安慰剂样本，并与 ELISA、Western blot 结果比较，显示其作为 HAI 和 MN 前筛的潜力。
英文摘要
Periodic outbreaks of pandemic influenza have been a devastating cause of human mortality over the past century. More recently, an avian influenza strain, designated H5N1, has been identified as having the potential to cause a zoogenic pandemic in humans, and a current outbreak of a new H1N1 influenza variant hypothesized to be of swine origin is of considerable concern. In order to facilitate surveillance and the rapid assessment and comparison of vaccination efforts, a high-throughput assay is highly desirable to supplement standard methods, which require high biosafety-level facilities. In this paper, we describe the design, production, and preliminary evaluation of an antigen array incorporating a panel of hemagglutinins as a platform for the detection and rapid quantification of influenza-specific antibodies in human serum by Arrayed Imaging Reflectometry (AIR), a label-free optical biosensor.