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
配体（ligand，泛指与固定受体结合的生物分子）及其与受体的结合动力学（kon、koff）；样品基质：微流控通道内缓冲液/溶液
检测原理
固定受体位于微流控通道底部的多个反应区，溶液中的配体在层流作用下以对流-扩散方式到达反应区表面。配体与受体结合后形成表面结合复合物，使反应区局部质量/折射率发生变化。Flexchip 通过倏逝波/SPR 光学方式监测该界面变化，输出随时间变化的 sensogram；配体浓度越高，结合速率越快，信号上升越快且稳态结合量越高。多反应区中，上游区域结合会消耗配体，造成下游区域有效配体浓度降低，反应变慢；本文用有效 Damköhler 数 Da_i 量化沿通道位置造成的耗竭效应，而横向位置影响可忽略。系统无化学或酶促放大，主要依靠多区并行提高通量。
检测灵敏度
—
效应效果
论文未报告选择性、抗干扰、稳定性、重现性（RSD）、实际样品加标回收率或与传统方法（ELISA/HPLC/qPCR）的实验对比。理论计算表明，在示例参数 Da=0.1、K=1 下，沿通道下游区域序号 i 增大时，有效 Da_i 增大，结合与解离曲线均变慢；若忽略传输效应，用户会低估真实速率常数。横向位置影响极小：距通道壁约 0.04 cm 处配体浓度与通道中心相差约千分之一，因此反应区可靠近壁面布置以提高阵列密度。模型适用于 Flexchip 与 dotLab，几何因子 h(x,z) 只需对设备计算一次，可用于多区 SPR/光学生物传感器动力学数据校正。
传感器的构成
- 基底/换能器：微流控通道（flow channel，Flexchip/dotLab），提供层流并容纳多个反应区。
- 反应区表面：通道底部反应区（reacting zones，直径 Lr 的圆形/矩形区），固定受体并发生表面-体积反应。
- 识别元件：受体（receptor，固定于反应区表面，原文未具体指明抗体/适配体等），与溶液配体结合。
- 信号读出：倏逝波光学检测（evanescent wave optical detection，Flexchip 为 SPR 类；dotLab 为衍射光学），结合引起折射率变化并生成 sensogram。
中文摘要
表面-体积反应广泛存在于生物与工业过程，其动力学参数对理解分子相互作用至关重要。为实时、无扰动地测量结合与解离速率常数，Flexchip 和 dotLab 等光学生物传感器被开发出来。这类传感器在单一微流控通道内设置多个反应区，可同时监测相同或不同反应，因而也可作为细胞膜等多反应区生化系统的模型。正确描述此类系统必须同时考虑对流-扩散传输和反应区位置效应。本文建立了一维单向流下的通用数学模型，并在典型实验参数下用扰动方法求解。结果表明，反应区沿通道方向的位置效应可通过基于位置的有效 Damköhler 数量化：下游区域因上游配体耗竭而反应变慢。同时，反应区在通道横向的位置对测量结果影响可忽略。该模型为多区表面等离子共振/光学生物传感器数据解释提供了理论框架。
英文摘要
The ubiquity of surface-volume reactions in biological and industrial processes makes knowledge of their kinetics critical. This has spurred technological advances in several biosensors designed to measure rate constants, such as the Flexchip and the dotLab. These biosensors have multiple reacting zones in a single flow channel, and hence they also serve as good model systems for biochemical systems with multiple reacting zones, such as cell membranes. A correct mathematical model for such systems must incorporate the effects of transport and zone position. A basic unidirectional flow model is developed in general and solved for typical experimental parameters using perturbation methods. The effect of zone placement along the channel can be quantified in terms of an effective Damköhler number based upon position. Moreover, it is established that zone placement across the channel does not affect the measurements.