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
三甲基铵标记客体（trimethylammonium-tagged guests，如荧光素客体4、生物素客体5）、链霉亲和素（streptavidin）；样品基质：水溶液/水相
检测原理
硫醚脚深穴腔分子3通过硫醚端基自组装在金表面，形成含疏水空腔的识别层；MUA或ODT共吸附填充缺陷并抑制非特异吸附。当水相中存在三甲基铵标记客体时，NMe3+基团进入穴腔，依靠疏水作用和阳离子-π作用被捕获，客体头部基团伸出表面，使金膜界面局部折射率和质量增加。SPR通过监测共振角偏移反映结合量，信号随客体大小和结合量增大而增加。若客体携带生物素，则进一步与链霉亲和素结合，形成穴腔-客体-蛋白复合层，产生更大折射率变化。该体系无需荧光标记，可实时、无标记监测小分子和蛋白识别。
检测灵敏度
原文未报告LOD、线性范围、灵敏度斜率或R^2。
效应效果
电化学表征显示，穴腔3单层使[Fe(CN)6]3-/4-电流降低63%，峰分离由90 mV增至194 mV；加入胆碱或MUA/ODT后CV信号消失，表明致密覆盖。SPR中，guest 4在穴腔SAM上产生0.40°共振角变化，洗涤后保留；3:MUA表面为0.16°，MUA背景仅0.04°，选择性良好。guest 5-9信号较小且与头部基团大小相关。蛋白实验中，biotin guest 5结合产生0.039°变化，0.25 mg/mL streptavidin使共振角再增0.14°；无guest或无穴腔时信号极小，证明识别依赖穴腔-生物素-蛋白结合。SPRi在2×2阵列中仅阵列区出现反射光增强。作者认为该全合成超分子体系可用于无标记实时蛋白识别与微阵列筛选。
传感器的构成
- 基底/换能器：BK-7玻璃上2 nm Cr粘附层与46 nm Au膜，SPR换能金表面；电化学实验用抛光Au盘电极。
- 识别层：硫醚脚八酰胺深穴腔分子3（sulfide-footed deep cavitand 3）自组装于Au表面，提供疏水空腔识别NMe3+标记客体。
- 空间填充/封闭层：11-巯基十一烷酸（MUA）或十八烷硫醇（ODT）与穴腔3按10:1混合吸附，填充SAM缺陷并降低非特异吸附。
- 捕获/识别客体：三甲基铵标记荧光素客体4（fluorescein guest 4）或生物素标记客体5（cap-biotin guest 5），NMe3+锚定穴腔，显示荧光素或生物素。
- 目标蛋白：链霉亲和素（streptavidin），与表面生物素特异性结合。
- 微阵列模板：PDMS印章形成2×2穴腔阵列，实现局域化穴腔:MUA修饰。
- 信号读出：SPR/SPR imaging，670 nm激光或648 nm LED激发，监测共振角/反射光强度变化。
- 表征探针：2.5 mM [Fe(CN)6]3-/4- in 25 mM KCl，用于CV评估Au表面覆盖度。
中文摘要
本文报道了自折叠深穴腔分子首次应用于金表面。作者合成了带硫醚脚的八酰胺深穴腔分子，并通过循环伏安和表面等离子共振（SPR）方法研究其在清洁金表面的自组装行为。由于穴腔分子在质子性溶剂中存在折叠与展开构象平衡，单纯吸附难以形成完整单分子层；加入胆碱作为模板客体，或与11-巯基十一烷酸（MUA）、十八烷硫醇（ODT）等空间填充硫醇共吸附，可形成致密单层。该穴腔单层能在水相中选择性结合三甲基铵标记客体，并可通过SPR实时监测结合事件。利用PDMS印章可将穴腔:MUA修饰层制备为2×2微阵列，并通过SPR成像检测客体结合。当使用生物素标记客体时，穴腔:客体复合结构可从水溶液中识别并固定链霉亲和素蛋白，从而作为全合成超分子生物传感器用于蛋白识别监测。
英文摘要
This paper details the first use of a self-folding deep cavitand on a gold surface. A sulfide-footed deep, self-folding cavitand has been synthesized, and its attachment to a cleaned gold surface studied by electrochemical and SPR methods. Complete monolayer formation is possible if the cavitand folding is templated by noncovalent binding of choline or by addition of space-filling thiols to cover any gaps in the cavitand adsorption layer. The cavitand is capable of binding trimethylammonium-tagged guests from an aqueous medium and can be deposited in 2 × 2 microarrays on the surface for characterization by SPR imaging techniques. When biotin-labeled guests are used, the cavitand:guest construct can recognize and immobilize streptavidin proteins from aqueous solution, acting as an effective supramolecular biosensor for monitoring protein recognition.