组成图示
点击图片查看大图 · 依据论文自动绘制
传感器类型
其他（表面声波(SAW)生物传感器）
检测对象
二乙酰（diacetyl）、丁酮（butanone）、2,3-戊二酮（2,3-pentanedione）；样品基质为气味分子饱和蒸气（DMSO 溶液经氮气稀释后气相引入）。
检测原理
该传感器以 SAW 芯片为换能器，ODR-10 通过 MHDA 自组装单分子层和 EDC/NHS 共价固定于金敏感区，保持受体的天然疏水膜环境。当气味分子进入检测腔时，ODR-10 与天然配体二乙酰发生特异性识别结合，使敏感区质量负载增加。SAW 在 LiNbO3 表面传播，质量负载变化引起共振频率偏移；工作芯片与裸参考芯片差分测量可抑制温度等环境干扰。二乙酰浓度越高，结合质量越大，频率偏移越大，在 10−4–10−10 mM 范围内呈剂量依赖线性响应。SAM 共价固定提高了受体固定效率和稳定性，从而增强灵敏度。
检测灵敏度
LOD: 1.2 × 10−11 mM；线性范围: 10−4–10−10 mM；灵敏度: 4 kHz/ng
效应效果
该传感器对 ODR-10 天然配体二乙酰具有选择性，10−4 mM 二乙酰下频率偏移为 41.3±2.52 kHz，显著高于无 ODR-10 膜分数的 8.25±3.61 kHz（p=8.56×10−9，n=6）和热处理 ODR-10 膜分数的 10.57±2.88 kHz（p=4.31×10−5，n=6）；结构类似物丁酮、2,3-戊二酮响应明显较小，裸芯片仅有气流引起的小响应。4℃干燥保存 2 周内，7 天内响应无显著下降，优于直接物理吸附通常约 2 天的稳定性；7 天后响应下降，作者指出长期功能稳定性和不同样品重现性仍需改进。灵敏度 4 kHz/ng，较先前工作提高 2 倍，作者认为 SAM 共价固定策略可推广至 QCM、SPR、FET 等换能器。
传感器的构成
- 基底/换能器：ST-cut LiNbO3 压电晶体，承载输入/输出 IDT 并产生表面声波，中央金敏感区用于固定。
- 换能电极：金敏感区（0.5 mm²）及输入/输出叉指换能器（IDT），金表面用于 SAM 自组装，IDT 激发/接收 SAW。
- 自组装单分子层：16-巯基十六酸（MHDA）在乙醇中自组装于金表面，形成有序疏水单分子层，提供羧基锚定位点。
- 化学交联活化层：EDC/NHS 混合溶液活化 MHDA 羧基形成 NHS 酯，用于与膜蛋白氨基共价连接。
- 识别元件：表达 ODR-10 的 MCF-7 细胞膜分数，含线虫嗅觉受体 ODR-10，特异性结合二乙酰等气味分子。
- 清洗缓冲液：PBS 洗涤去除过量膜分数和非特异性吸附，降低背景。
- 信号读出：SAW 共振频率偏移，由频率计/计算机读取，反映敏感区质量负载变化。
中文摘要
分子检测器的固定效率对生物传感器的灵敏度、稳定性和重现性至关重要。本文报道了一种通过提高气味分子检测器固定效率而具有更好性能的仿生嗅觉受体生物传感器。在表面声波（SAW）芯片的敏感区上，构建了功能化特定嗅觉受体 ODR-10 的混合自组装单分子层（SAMs），并用扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）表征 ODR-10 的固定状态。通过监测 SAW 共振频率偏移记录传感器对各种气味分子的响应，该偏移与敏感区质量负载相关。结果表明，该传感器能够特异性响应 ODR-10 的天然配体二乙酰，并具有较高的灵敏度和稳定性。其灵敏度为 4 kHz/ng，比先前工作提高 2 倍，检测限为 1.2×10−11 mM。本文在分子检测器固定效率方面的进展，可显著促进和加速基于不同换能器（如石英晶体微天平 QCM、表面等离子共振 SPR 和场效应晶体管 FET）的嗅觉受体生物传感器研究与实际应用。
英文摘要
The immobilization efficiency of molecular detectors is of great importance with regard to the performances of biosensors such as the sensitivity, stability, and reproducibility. This paper presents a biomimetic olfactory receptor-based biosensor with better performances by improving the immobilization efficiency of molecular detectors for odorant sensing. A mixed self-assembled monolayers (SAMs) functionalized with specific olfactory receptors (ODR-10) was constructed on the sensitive area of surface acoustic wave (SAW) chip. The immobilization of ODR-10 was characterized by scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). The responses of this biosensor to various odorants were recorded by monitoring the resonance frequency shifts of SAW, which is correlated to the mass loading on its sensitive area. All the results demonstrate this biosensor can specifically respond to the natural ligand of ODR-10, diacetyl, with high sensitivity and stability. The sensitivity is 4 kHz/ng, which is 2× higher than that of previous work. The detection limit is 1.2×10(-11) mM. The major advances on immobilization efficiency of molecular detectors presented in this work could substantially promote and accelerate the researches and applications of olfactory receptor-based biosensors with different transducers, such as quartz crystal microbalance (QCM), surface plasma resonance (SPR), and field effect transistors (FET).