组成图示
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传感器类型
量子点生物传感器
检测对象
癌胚抗原（CEA, carcinoembryonic antigen）、西妥昔单抗（C225, cetuximab）；样品基质：PBS 缓冲液/标准品溶液（原文未明确实际临床基质，预期用于血浆/临床样品）
检测原理
醛化玻璃表面共价固定 Con A 和 EEL 凝集素，分别特异性结合 CEA 和 C225 的糖链。ZnO QDs 与 CEA 通过静电作用偶联，CdSe QDs 与 C225 通过 EDC/NHS 偶联，形成 QD-生物偶联物并吸附到对应凝集素上。加入未标记 CEA/C225 后，未标记分析物与凝集素的亲和力高于 QD 标记蛋白，竞争置换表面 QD-生物偶联物。被测物浓度越高，被置换的 QD 越多，表面残余 QD 越少。随后用 0.01 M HCl 超声溶解残余 QD，释放 Zn2+ 和 Cd2+，在含 Hg(II) 的 PBS 中通过方波剥离伏安（SWV）检测金属离子。Zn2+ 和 Cd2+ 剥离峰电流分别随 CEA 和 C225 浓度升高而降低，实现双分析物同时定量。信号放大来自每个蛋白分子携带多个 QD，增强金属离子信号。
检测灵敏度
LOD: 0.31 ng mL−1 (CEA), 3.4 mg mL−1 (C225)；检测范围: 1 ng mL−1–400 mg mL−1（摘要）；Fig. 5B: 10 ng mL−1–400 mg mL−1
效应效果
该传感器对非目标蛋白 PSA 和 IgG（500 mg/mL）无电流响应，表明凝集素识别层无交叉反应。单独加入 CEA 或 C225 时，对应 Zn 和 Cd 剥离峰分别降低约 20% 和 32%，另一标记峰无明显变化，交叉干扰可忽略。CEA 和 C225 的检出限分别为 0.31 ng/mL 和 3.4 mg/mL，低于临床诊断常用截止值 5 ng/mL 和 50 mg/mL，检测范围满足实际应用。校准曲线呈非线性，需曲线拟合。作者认为基于不重叠金属峰，单次运行有望同时检测 5–6 种分析物，可作为定量药理学研究工具。
传感器的构成
- 基底：醛化玻璃基底（aldehyde-activated glass）用于共价固定凝集素。
- 识别元件：刀豆蛋白A（Con A）与欧洲卫矛凝集素（EEL）共价组装于醛化玻璃表面，分别识别 CEA 与 C225 的糖链。
- 封闭剂：1% (w/v) 牛血清白蛋白（BSA）/10 mM PBS（pH 7.4）封闭非特异结合位点。
- 信号标记物：氧化锌量子点（ZnO QDs）通过静电作用偶联 CEA，形成 ZnO/CEA 生物偶联物。
- 信号标记物：硒化镉量子点（CdSe QDs，11-巯基十一烷酸稳定）通过 EDC/NHS 偶联 C225，形成 CdSe/C225 生物偶联物。
- 换能器/读出：玻璃碳盘电极（GCE）在 10 mM PBS（pH 7.0，含 10 ppm Hg(II)，调至 pH 6.15）中通过方波剥离伏安（SWV）检测残余 QD 释放的 Zn2+ 和 Cd2+。
中文摘要
定量药理学（QP）常用于研究药物推荐剂量。以结直肠癌为模型，药物暴露（西妥昔单抗，C225，结直肠癌治疗药物）与生物标志物响应（癌胚抗原，CEA，结直肠癌生物标志物）之间的关系是 C225 定量药理学的核心。因此，同时检测 CEA 和 C225 是建立 C225 定量药理学检测的第一步。我们开发了一种基于量子点（QD）的多分析物生物传感器，用于单次运行中同时测定 CEA 及相应治疗药物 C225。该检测基于量子点标记的糖链与目标糖链之间的竞争，以凝集素作为识别元件。双分析物生物传感器通过剥离伏安法在 1 ng/mL 至 400 mg/mL 范围内检测 CEA 和 C225。本文开发的用于同时检测生物标志物和治疗药物的生物传感器有望发展为定量药理学的潜在技术。
英文摘要
Quantitative pharmacology (QP) is often used to study the recommended dose of a drug. Using colorectal cancer as a model, the relationship between exposure (cetuximab, C225, therapeutic drug of colorectal cancer) and the biomarker response (carcinoembryonic antigen, CEA, biomarker of colorectal cancer) is the core for the QP of C225. Thus, simultaneous detection of CEA and C225 is the first step towards an assay for the QP of C225. We developed a quantum dot (QD)-based multi-analyte biosensor for the simultaneous determination of CEA and the corresponding therapeutic drug C225. The assay is based on the competition between a quantum-dots-labeled glycans and target glycans using lectins as the recognition element. The dual-analytic biosensor detected CEA and C225 in the range from 1 ng mL(-1) to 400 μg mL(-1) by stripping voltammetry. The biosensor developed here for the simultaneous detection of the biomarkers and therapeutic drugs is expected to develop as a potential technique for quantitative pharmacology.