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
兔IgG（rabbit IgG），PBS缓冲液（0.01 mol/L，pH 7.4）稀释样品；干扰物为人IgM（human IgM）和BSA。
检测原理
传感器以Au膜为SPR换能基底，棱镜下磁柱将醛基功能化Fe3O4/SiO2或Fe3O4/Ag/SiO2核壳磁性纳米粒子固定于金膜表面。纳米粒子表面醛基与山羊抗兔IgG的氨基反应形成席夫碱，实现抗体共价固定；乙醇胺盐酸盐封闭非特异位点。当PBS稀释的兔IgG流过传感面时，抗原与固定抗体发生免疫结合，使传感膜厚度和界面折射率增加，导致SPR共振波长红移。Fe3O4/Ag/SiO2体系中，Ag纳米粒子的局域表面等离子共振（LSPR）与Au膜传播表面等离子体发生光学耦合，增强反射率变化和波长位移，从而提高灵敏度。信号由波长调制SPR仪器实时读出，共振波长位移随兔IgG浓度增加而增大。
检测灵敏度
线性范围: Fe3O4/SiO2传感器 1.25–20.00 μg/mL；Fe3O4/Ag/SiO2传感器 0.30–20.00 μg/mL；共振波长位移: 0.51 nm（1.25 μg/mL）至4.06 nm（20.00 μg/mL）（Fe3O4/SiO2）；0.51 nm（0.30 μg/mL）至5.60 nm（20.00 μg/mL）（Fe3O4/Ag/SiO2）。
效应效果
与MPA自组装单层（MPA-SAM）对照相比，Fe3O4/SiO2和Fe3O4/Ag/SiO2传感器将兔IgG响应下限分别由2.50 μg/mL降至1.25 μg/mL和0.30 μg/mL；20.00 μg/mL时共振波长位移分别为4.06 nm和5.60 nm，而MPA-SAM为2.54 nm。抗体固定阶段，Fe3O4/Ag/SiO2传感器最大波长位移达21.45 nm，高于MPA-SAM的16.78 nm。选择性测试中，10 μg/mL人IgM和BSA注入30 min后无可观察波长位移，表明对兔IgG选择性良好。所有测定重复三次，纳米粒子重复制备光学性质一致。作者称磁柱固定简化操作，核壳纳米粒子提供更大比表面积和更多抗体位点，Ag纳米粒子通过LSPR增强信号，适用于免疫分析。
传感器的构成
- 基底/换能器：K9玻璃片、2 nm Cr粘附层、50 nm Au膜及K9棱镜，构成SPR换能芯片；棱镜下磁柱用于磁性固定纳米粒子。
- 纳米材料修饰层：醛基功能化Fe3O4/SiO2或Fe3O4/Ag/SiO2核壳磁性纳米粒子，经磁柱固定于Au膜，提供大比表面积和生物偶联位点。
- 识别元件：山羊抗兔IgG（goat anti-rabbit IgG），通过醛基与抗体氨基形成席夫碱共价固定。
- 封闭剂：1 mol/L乙醇胺盐酸盐（ethanolamine hydrochloride, pH 8.0），封闭非特异结合位点。
- 信号放大元件：Fe3O4/Ag/SiO2中的Ag纳米粒子，通过局域表面等离子共振（LSPR）与Au膜SPR耦合增强波长位移。
- 读出系统：波长调制SPR仪器，Kretschmann构型、卤素灯和CCD，实时监测共振波长位移。
中文摘要
本文报道了基于磁性核壳Fe3O4/SiO2和Fe3O4/Ag/SiO2纳米粒子的表面等离子共振（SPR）生物传感器，用于免疫分析。以Fe3O4和Fe3O4/Ag纳米粒子为种子，通过正硅酸乙酯（TEOS）水解在表面形成二氧化硅壳层，得到核壳结构磁性纳米粒子；随后经3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTMS）和戊二醛处理，在表面引入醛基，为生物偶联提供有机功能基团。产物经SEM、TEM、FTIR和UV–vis表征，具有超顺磁性、良好光学性质和生物相容性，可作为山羊抗兔IgG的固定基质。磁性纳米粒子通过棱镜下磁柱方便地固定在SPR芯片金膜表面，抗体经醛基与氨基形成席夫碱共价固定。两种传感器对兔IgG的响应浓度范围分别为1.25–20.00 μg/mL和0.30–20.00 μg/mL，其中Fe3O4/Ag/SiO2体系因银纳米粒子的局域表面等离子共振增强而具有更高灵敏度。
英文摘要
In this paper, surface plasmon resonance biosensors based on magnetic core/shell Fe(3)O(4)/SiO(2) and Fe(3)O(4)/Ag/SiO(2) nanoparticles were developed for immunoassay. With Fe(3)O(4) and Fe(3)O(4)/Ag nanoparticles being used as seeding materials, Fe(3)O(4)/SiO(2) and Fe(3)O(4)/Ag/SiO(2) nanoparticles were formed by hydrolysis of tetraethyl orthosilicate. The aldehyde group functionalized magnetic nanoparticles provide organic functionality for bioconjugation. The products were characterized by scanning electronic microscopy (SEM), transmission electronic microscopy (TEM), FTIR and UV-vis absorption spectrometry. The magnetic nanoparticles possess the unique superparamagnetism property, exceptional optical properties and good compatibilities, and could be used as immobilization matrix for goat anti-rabbit IgG. The magnetic nanoparticles can be easily immobilized on the surface of SPR biosensor chip by a magnetic pillar. The effects of Fe(3)O(4)/SiO(2) and Fe(3)O(4)/Ag/SiO(2) nanoparticles on the sensitivity of SPR biosensors were also investigated. As a result, the SPR biosensors based on Fe(3)O(4)/SiO(2) nanoparticles and Fe(3)O(4)/Ag/SiO(2) nanoparticles exhibit a response for rabbit IgG in the concentration range of 1.25-20.00 μg ml(-1) and 0.30-20.00 μg ml(-1), respectively.