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
人α-凝血酶（human α-thrombin）；样品基质：凝血酶结合缓冲液（thrombin binding buffer）、人血清（human serum）
检测原理
传感器以金纳米棒（AuNRs）为LSPR换能单元，表面自组装凝血酶结合适配体（TBA）。当样品中的凝血酶与TBA结合时，纳米棒界面生物分子密度和局部折射率增加，导致LSPR散射峰发生红移Δλ1，峰移大小随凝血酶浓度变化，可用于定量。随后加入抗凝血酶抗体，与已捕获的凝血酶结合形成适配体–抗原–抗体三明治复合物，进一步增加界面结合质量与折射率变化，产生二次红移Δλ2，使总峰移放大近150%。暗场显微镜记录散射光谱并拟合λmax，从而读出信号。
检测灵敏度
LOD: 1.6 pM（抗体增强后）；LOD: 18.3 pM（无抗体增强）；线性范围: 0.1 ng/ml–10 μg/ml
效应效果
该传感器选择性良好：以抗大鼠IgG2b抗体替代抗凝血酶抗体时峰移极小。单颗粒重复使用使稳态响应RSD小于10%（n=5），优于此前多颗粒平均响应RSD大于20%。抗体增强后平均LOD为1.6 pM，较无增强时18.3 pM提高11倍，与商用传播式SPR仪器检出限相当，并具高空间分辨率和小样品量优势。人血清加标回收率为81.8%–86.0%，存在弱基质效应，血清中平均峰移较缓冲液降低约17%。适配体可经2 M NaCl再生，作者认为可用于诊断和医学研究。
传感器的构成
- 基底/换能器：玻璃芯片（glass chip）上固定金纳米棒（AuNRs），作为LSPR散射换能单元
- 识别元件：5'-巯基修饰凝血酶结合适配体（TBA，5′-C6-S-S-(T)5-GGT TGG TGT GGT TGG-3′），通过Au-S键自组装到AuNRs表面，特异性捕获凝血酶
- 封闭剂：6-巯基己醇（6-mercaptohexanol，100 μM），封闭AuNRs表面，抑制非特异性蛋白吸附
- 信号放大元件：抗凝血酶单克隆抗体（anti-thrombin antibody，50 nM），与捕获的凝血酶结合形成适配体–抗原–抗体三明治，增加界面质量并放大LSPR峰移
- 读出系统：暗场显微镜（Olympus IX71，100×物镜，超暗场聚光镜）记录AuNRs散射光谱，Lorentzian拟合得到λmax及Δλmax
中文摘要
本文报道了一种基于适配体–抗原–抗体三明治结构诱导的局域表面等离子共振（LSPR）峰移的高灵敏蛋白质检测方法。以人α-凝血酶为模型分析物验证方法可行性。将凝血酶结合适配体（TBA）修饰在金纳米棒（AuNRs）表面，凝血酶与TBA结合引起可测量的LSPR峰移；随后抗凝血酶抗体与捕获的凝血酶结合，可使LSPR响应放大近150%。增强信号使检出限（LOD）提高一个数量级以上。使用TBA作为识别单元使传感器可重复使用。进一步通过人血清中凝血酶检测验证方法可行性，为诊断和医学研究应用提供可能。
英文摘要
Herein we demonstrate a sensitive approach for protein detection based on peak shifts of localized surface plasmon resonance (LSPR) induced by aptamer-antigen-antibody sandwich structures. The applicability of the proposed method is demonstrated using human α-thrombin as a model analyte. While the binding of thrombin to its specific receptor, thrombin binding aptamer (TBA) modified on Au nanorods (AuNRs), causes a measurable LSPR shift, a subsequent binding of an anti-thrombin antibody to the captured thrombin can exhibit a nearly 150% amplification in the LSPR response. This enhanced signal essentially leads to an improvement of limit of detection (LOD) by more than one order of magnitude. In addition, the use of TBA as thrombin recognition units makes the biosensor reusable. The feasibility of the proposed method was further exploited by the detection of thrombin in human serum, opening the possibility of a real application for diagnostics and medical investigations.