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
抗兔IgG（anti-rabbit IgG，anti-IgG）；样品基质：PBS缓冲液
检测原理
该传感器基于表面等离子共振（SPR）无标记检测。SPR金芯片表面沉积PAH/PAA聚电解质多层膜，经酸处理形成互连纳米孔并热交联稳定，再在膜内原位合成金纳米颗粒（Au NPs）。IgG抗体通过sulfo-LC-SPDP/DTT偶联到Au NPs上，形成高密度识别层。当PBS中的anti-rabbit IgG抗原流过时，与固定IgG特异性结合，使芯片表面质量与局部折射率增加；Au NPs增大抗体负载并可能增强局域电磁场，从而放大SPR响应。多孔水合网络抑制蛋白和细胞非特异吸附，降低背景。抗原浓度越高，结合量越大，SPR角位移/信号越强，实现实时检测。
检测灵敏度
—
效应效果
该涂层在生理条件下保持多孔结构，表现出明显抗污能力。未固定抗体的多孔芯片对IgG抗原无SPR响应，而裸金芯片出现非特异吸附信号；293 HEK细胞在裸基底和非多孔膜上黏附，在多孔膜上保持悬浮，MTT实验显示无细胞毒性，转移至新裸培养皿后可正常黏附增殖。接触角由非多孔膜的60°/25°降至多孔膜的15°/3°，表明表面高度水合。固定IgG量约为裸金芯片的2倍，anti-IgG抗原结合SPR信号至少提高10倍。作者认为该纳米海绵涂层可抑制假信号并提高SPR生物传感器可靠性与灵敏度。
传感器的构成
- 基底/换能器：SPR金芯片（gold SPR chip），提供表面等离子共振换能
- 聚电解质多层膜：PAH/PAA（poly(allylamine hydrochloride)/poly(acrylic acid)）多层膜，LbL沉积约3.5双分子层、约40 nm
- 纳米孔结构：pH 2.0酸处理形成互连纳米孔，形成水合nano-sponge网络并抗污
- 热交联稳定层：120℃真空3 h部分交联，PAH氨基与PAA羧基形成酰胺键，约4–5%官能团交联
- 金纳米颗粒修饰层：HAuCl4吸附后DMAB原位还原生成Au NPs，嵌入多孔膜内并增加生物偶联位点
- 识别元件：IgG抗体通过sulfo-LC-SPDP和DTT硫醇活化交联固定到Au NPs，用于捕获抗原
- 信号读出：SPR仪器（K-MAC SPR Lab）实时监测抗原结合引起的SPR角/折射率变化
中文摘要
针对表面等离子共振（SPR）金芯片易发生蛋白非特异吸附的问题，作者构建了一种含金纳米颗粒的聚电解质多层膜纳米海绵涂层。该涂层以聚烯丙基胺盐酸盐（PAH）/聚丙烯酸（PAA）多层膜为基础，经pH 2.0酸处理形成互连纳米孔，再于120℃真空下部分热交联，使多孔结构在生理pH下保持稳定。随后用四氯金酸（HAuCl4）和二甲胺硼烷（DMAB）在膜内原位合成金纳米颗粒（Au NPs），增大生物偶联面积。IgG抗体通过sulfo-LC-SPDP和DTT偶联到Au NPs上，用于SPR实时无标记检测anti-rabbit IgG抗原。多孔涂层显著抑制蛋白和细胞非特异黏附，消除假信号；Au NPs提高抗体负载并维持蛋白活性，使SPR信号较裸芯片至少提高10倍。结果表明，通过纳米形貌控制可改善生物传感器的可靠性与灵敏度。
英文摘要
We have created a new functional biosensor coating composed of polyelectrolyte multilayers containing gold nanoparticles. This gold-hybridized polyelectrolyte multilayer film possesses a stable nanoporous structure under physiological conditions. Antibody molecules were successfully conjugated onto the gold nanoparticles within the film. This functional coating successfully extinguished false signals from non-specific binding of proteins and cells and also provided highly enhanced detection sensitivity. Furthermore, the drastic differences in protein and cellular adhesion properties between a chip coated with the nanoporous PEM film and a bare chip demonstrate that morphological control of biological interactions on chip surfaces is possible.