组成图示
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传感器类型
其他（压电表面声波(SAW)生物传感器）
检测对象
白介素-6（interleukin-6, IL-6），样品基质为人血清（human serum），检测前使用 RD1D assay diluent 稀释并抑制非特异结合
检测原理
该传感器基于 Love 模式表面声波质量传感原理。ZnO 薄膜作为压电导波层，Al IDT 将电信号转换为剪切水平表面声波并在窗口区域传播。ZnO 表面经羟基化、ATES 硅烷化和戊二醛处理后，单克隆 IL-6 抗体被共价固定，形成特异性识别层。当样品中的 IL-6 与抗体结合时，免疫复合物在导波层表面形成质量负载，改变 SAW 的有效传播特性，使谐振频率下降。IDT 接收信号后，由网络分析仪读出频率偏移 Δf，再根据预先标定的质量灵敏度将 Δf 换算为结合质量。IL-6 浓度越高，结合质量越大，频率偏移越大；提高器件频率、扩大活性窗口以及采用抗体共价固定可增强灵敏度并改善线性。
检测灵敏度
质量灵敏度: 4.162 μm^2/pg 和 4.456 μm^2/pg（Device A，5 μm×5 μm 与 20 μm×20 μm 窗口）；8.687 μm^2/pg 和 8.559 μm^2/pg（Device B，5 μm×5 μm 与 20 μm×20 μm 窗口）
效应效果
直接吸附法结合弱，仅当 IL-6 浓度高于 500 ng/ml 时可测，2 μg/ml 时 Device A/B 在 5 μm×5 μm 窗口测得 0.33 和 0.37 fg。经 ATES/戊二醛活化后，BSA 介导固定使 Device B 在 2 μg/ml 时测得 3.01 fg（5 μm×5 μm）和 24.04 fg（20 μm×20 μm）；单克隆抗体共价固定时 Device B 两种窗口均呈良好线性，Device A 大窗口略有偏离。抗体负载频率偏移为 6.7 kHz（A）和 21.55 kHz（B，±5%）。人血清检测中，Serum A 平均 2.27 fg，Serum B 平均 6.81 fg，约为前者三倍；ELISA 测 Serum A 为 6 和 10 pg/ml，Serum B >25 pg/ml，趋势一致。作者认为该器件可集成 CMOS，用于人血清 IL-6 家族蛋白便携实时检测。
传感器的构成
- 基底/换能器层：SiO2/Si 基底，500 Å SiO2 干氧层与 c 轴取向 ZnO 薄膜，ZnO 作为 Love 模式导波层和压电换能层
- 换能器电极：500 Å Al 电子束蒸发的输入/输出叉指换能器（IDT）及两侧 Al 反射板，Al 焊盘用于 50 Ω 微波探针测量
- 活性窗口：光刻形成的 5 μm×5 μm 或 20 μm×20 μm 窗口，作为蛋白固定与质量传感区域
- 表面活化层：ZnO 表面羟基化后 3-氨基丙基三乙氧基硅烷（ATES）硅烷化，提供氨基桥接
- 交联固定层：戊二醛（gluteraldehyde）与 ATES 氨基反应，共价固定单克隆 IL-6 抗体
- 识别元件：单克隆 IL-6 抗体（mAb IL-6，R&D System），直接吸附或经戊二醛共价固定，特异性捕获 IL-6
- 被测物/质量负载：白介素-6（IL-6）蛋白，结合抗体后形成免疫复合物并增加表面质量；样品基质为人血清，使用 RD1D assay diluent 增强结合并抑制非特异吸附
- 信号读出：HP8510C 参数网络分析仪测量 S 参数/谐振频率，由频率偏移按质量灵敏度换算 IL-6 质量
中文摘要
本文报道了一种用于检测白介素-6（IL-6）的新型高灵敏度 ZnO/SiO2/Si Love 模式表面声波（SAW）生物传感器。工作在 747.7 MHz 和 1.586 GHz 的传感器通过直接表面吸附以及经戊二醛共价结合两种途径，将单克隆 IL-6 抗体固定于 ZnO 传感表面。利用扫描电子显微镜（SEM）研究了 IL-6 抗体—蛋白复合物的形貌，并通过 SAW 谐振器的频率偏移测定固定于表面的 IL-6 蛋白质量。结果表明，传感器具有较宽的线性响应，且线性随传感器工作频率提高以及采用单克隆抗体固定方式而改善。作者还报道了该传感器在正常人血清中检测低水平 IL-6 的初步结果。该器件可与 CMOS 硅芯片完全集成，有望发展为用于人血清白介素家族蛋白的便携式实时检测系统。
英文摘要
A novel high sensitivity ZnO/SiO(2)/Si Love mode surface acoustic wave (SAW) biosensor for the detection of interleukin-6 (IL-6), is reported. The biosensors operating at 747.7 MHz and 1.586 GHz were functionalized by immobilizing the monoclonal IL-6 antibody onto the ZnO biosensor surface both through direct surface adsorption and through covalent binding on gluteraldehyde. The morphology of the IL-6 antibody-protein complex was studied using scanning electron microscopy (SEM), and the mass of the IL-6 protein immobilized on the surface was measured from the frequency shift of the SAW resonator biosensor. The biosensor was shown to have extended linearity, which was observed to improve with higher sensor frequency and for IL-6 immobilization through the monoclonal antibody. Preliminary results of biosensor measurements of low levels of IL-6 in normal human serum are reported. The biosensor can be fully integrated with CMOS Si chips and developed as a portable real time detection system for the interleukin family of proteins in human serum.