组成图示
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传感器类型
压电(QCM)生物传感器
检测对象
C反应蛋白（C-reactive protein, CRP）；样品基质：PBS缓冲液（pH 7.4）
检测原理
该传感器基于高频无电极QCM的质量敏感机制：AT切石英晶片在182 MHz附近谐振，表面捕获质量增加时，按Sauerbrey效应引起共振频率下降。检测时，第一抗CRP抗体非特异性固定于裸石英表面，CRP与第一抗体结合；随后生物素化第二抗CRP抗体结合CRP，链霉亲和素通过生物素—链霉亲和素高亲和力结合第二抗体，形成多价大质量复合物。CRP浓度越高，表面捕获的CRP越多，形成的质量放大复合物越多，频率下降越大。信号由无线天线激励和接收，经相位敏感检测器读取频率变化，实现CRP的免更换检测。
检测灵敏度
报告检测浓度: 0.1 ng/ml；100 pg/ml
效应效果
该传感器在1 ng/mL CRP直接检测中仅产生约200 Hz频率下降，而质量放大第二抗体注入后产生近5 kHz频率变化，显示明显质量放大。对0、0.1、1、10、100 ng/mL CRP的响应在相同抗体批次间具有良好相关性，但不同批次间频率响应波动较大；0 ng/mL时第二抗体对第一抗体存在非特异结合，但频率变化显著小于含CRP样品。检测时间约20 min，短于常规ELISA（>约3 h）。芯片经piranha溶液清洗后可重复使用，实现免更换检测。作者认为该方法适合炎症标志物CRP快速检测，但需单克隆抗体和严格制备条件提高可靠性。
传感器的构成
- 石英换能器：9 µm厚AT切裸石英晶片（AT-cut bare quartz），基频约182 MHz，通过质量负载改变共振频率
- 传感流道：2×3×40 mm³流道，PBS（pH 7.4）载液，1 mm厚硅橡胶垫（silicon-rubber gaskets）固定石英
- 识别元件：第一抗CRP抗体（first anti-CRP antibody, A80-125A），以500 µg/mL非特异性吸附于裸石英表面，捕获CRP
- 信号放大元件：生物素化第二抗CRP抗体（biotinated second anti-CRP antibody, A80-125F）与链霉亲和素（streptavidin, 1 µg/mL）孵育形成大质量复合物
- 洗涤/清洗：PBS（pH 7.4）用于洗涤；piranha solution（98% H2SO4:33% H2O2=7:3）用于芯片清洗复用
- 读出系统：无线无电极激励/检测天线（wireless-electrodeless antennas）与超外差相位敏感检测器（super-heterodyne phase sensitive detector），读取共振频率变化
中文摘要
本研究提出一种用于无电极石英晶体微天平（QCM）生物传感器的灵敏度增强检测方法。该方法采用三明治免疫检测C反应蛋白（CRP），其中生物素化第二抗CRP抗体通过链霉亲和素进行质量加权，以实现灵敏度放大。由于生物素与链霉亲和素之间的极高亲和力，第二抗体可形成大质量复合物，从而增强QCM共振频率变化。由于第一抗CRP抗体非特异性固定在裸石英表面，同一传感器芯片可重复进行三明治检测，从而实现免更换检测。质量放大三明治法可检测0.1 ng/mL的CRP溶液。此外，本文还提出一种用于确定注入蛋白分子质量的方法。
英文摘要
This study describes a sensitivity-amplified detection method in a replacement-free electrodeless quartz-crystal microbalance (QCM) biosensor. A sandwich assay is proposed for detecting C-reactive proteins (CRP), where the biotinated second anti-CRP antibody is weighted by streptavidin for sensitivity amplification. Because the first CRP antibody was immobilized nonspecifically on naked quartz surfaces, the sandwich assay was repeated using the same sensor chip, making possible the replacement-free assay. The mass-amplified sandwich assay detected a CRP solution of 0.1 ng/ml. A methodology for determining the molecular mass of the injected protein is also proposed.