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
纤维蛋白原（fibrinogen）；样品基质：未稀释人血清（undiluted human serum）/加标血清
检测原理
该传感器基于无标记SPR光学换能机制。先在Au表面预吸附人源IgM形成饱和蛋白层；随后未稀释人血清流经微流控通道，其中纤维蛋白原凭借较强的表面吸附能力，通过Vroman竞争性吸附/交换过程置换部分IgM。表面蛋白组成、覆盖度和厚度随之改变，引起金属膜附近局部折射率变化。SPR仪器通过监测反射光角度偏移记录该界面变化，角度偏移量与纤维蛋白原浓度在0.5–2.5 mg/mL范围内近似线性相关。检测后使用次氯酸钠漂白液洗脱表面蛋白，实现传感面再生和重复测量。高于2.5 mg/mL时，纤维蛋白原凝血导致样品中可溶性蛋白减少，使角度偏移出现下降和波动。
检测灵敏度
线性范围: 0.5–2.5 mg/mL；灵敏度: 42 mDeg/(mg/mL)（通道2为44 mDeg/(mg/mL)）
效应效果
该传感器可在同一芯片上通过漂白再生重复测量，降低一次性传感器批次间不可重复性和实验条件波动带来的假阳性/假阴性风险。实验对每个浓度重复六次，0.5–2.5 mg/mL范围内SPR角度偏移与纤维蛋白原浓度呈线性关系，通道1灵敏度为42 mDeg/(mg/mL)，通道2为44 mDeg/(mg/mL)，说明双通道响应一致。再生六次后基线接近恢复，表明传感面可重复使用。高于2.5 mg/mL时角度偏移下降并波动，作者归因于纤维蛋白原凝血，而非表面饱和或灵敏度下降。该方法无需抗体、酶或DNA等生物受体，具有无标记、实时、高通量特点，作者认为可用于心血管疾病风险相关纤维蛋白原监测。
传感器的构成
- 基底：BK7玻璃片（150 μm，18 mm×18 mm），作为SPR芯片支撑基底。
- 金属换能层：Cr 2 nm粘附层与Au 48 nm金膜，形成SPR敏感金属表面。
- 微流控层：双通道微流控流池（flow cell），引导血清样品流过传感表面。
- 竞争识别层：人源IgM（约900 kDa），预吸附形成饱和蛋白层，被纤维蛋白原竞争置换。
- 再生清洗层：次氯酸钠漂白液（NaOCl，含NaOH稳定），洗脱表面蛋白实现传感面再生。
- 光学读出层：SPR仪器Bi-2000与半圆柱棱镜，监测金属膜附近折射率变化引起的角度偏移。
中文摘要
流行病学研究表明，血浆纤维蛋白原水平升高与心血管疾病风险增加相关。正常纤维蛋白原水平约为1.5–4.5 mg/mL，受遗传和环境因素影响；较正常水平升高0.25 mg/mL常提示心血管疾病高风险，因此监测患者血清中纤维蛋白原水平对临床诊断具有重要意义。本文报道一种可再生表面等离子共振（SPR）生物传感器，用于实时检测未稀释人血清中的纤维蛋白原。该传感器采用高灵敏度光学SPR技术，不同于传统生物传感器，不使用抗体、酶或DNA等生物受体，而是利用蛋白质竞争性吸附（Vroman效应）实现纤维蛋白原的选择性检测。实验测量了纤维蛋白原加标血清样品，浓度范围为1.5–4.5 mg/mL，并通过传感表面再生方法重复六次测量，获得测量结果的统计分布。结果表明，该SPR生物传感器在0.5–2.5 mg/mL纤维蛋白原浓度范围内灵敏度为42 mDeg/(mg/mL)；对于高于2.5 mg/mL的加标样品，测量值难以与浓度建立稳定关联。
英文摘要
Epidemiological studies suggest that elevated plasma fibrinogen levels are associated with an increased risk of cardiovascular disorders. Normal fibrinogen level is in the range of 1.5-4.5mg/mL, depending upon both genetic (intrinsic) and environmental (extrinsic) factors. An increase of 0.25mg/mL from the normal level can often be correlated with a high risk of cardiovascular disease. Thus, it is useful to monitor fibrinogen level in serum of a patient for clinical diagnosis. We report a regenerative biosensor that measures real-time fibrinogen levels in undiluted serum. The biosensor uses Surface Plasmon Resonance (SPR), highly sensitive optical technique. The biosensor does not use bio-receptors (i.e., antibodies, enzymes, DNA, etc.) unlike conventional biosensors, and deploys the nature of competitive adsorption of proteins to achieve selective detection of fibrinogen. We measured fibrinogen-spiked serum samples with a concentration of 1.5-4.5 mg/mL, and repeated six measurement trials to obtain statistical distribution of the measurements using the regeneration method of the sensing surface. The SPR biosensor has a sensitivity of 42 mDeg/(mg/mL) for a fibrinogen concentration in the range of 0.5-2.5 mg/mL, whereas it was hard to correlate the measurements to the spiked-fibrinogen samples of above 2.5 mg/mL.