组成图示
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传感器类型
其他（局域表面等离子体共振(LSP)成像生物传感器）
检测对象
互补寡核苷酸（complementary oligonucleotide/DNA target）；样品基质：Tris buffer with 500 mM NaCl；校准物：牛血清白蛋白（BSA），基质：柠檬酸缓冲液（citrate buffer）
检测原理
传感器以金纳米棒阵列作为局域表面等离子体（LSP）换能器。棱镜耦合的全内反射通过倏逝场激发纳米棒LSP；表面经羧基硫醇自组装单分子层、链霉亲和素和生物素化DNA探针固定识别元件。靶DNA与探针杂交后，在纳米棒近场内增加生物分子质量并改变局部折射率，使LSP共振对应的反射光振幅和相位发生变化。波片和偏振片构成的偏振对比将相位/振幅变化转换为强度变化，CCD相机对传感与参考通道成像并扣除背景。初始结合速率随靶DNA浓度近似线性增加，因此无需酶或标记放大即可实现低浓度检测。
检测灵敏度
LOD: 100 pM (Abstract); LOD: approximately 200 pM (Section 4); surface density resolution: 35 fg×mm−2; theoretical sensitivity: 700 per cent per RIU
效应效果
作者将LSP成像传感器与实验室SPR传感器（PLASMON IV）比较，认为二者分析性能相当，但LSP平台所需分子相互作用数量低约两个数量级。BSA多层校准显示每个BSA单层约3 ng/mm2，约100个BSA分子/纳米棒；基线噪声对应0.2 DNA/纳米棒，表面覆盖分辨率35 fg/mm2。DNA杂交实验中，500 pM至100 nM靶DNA产生可分辨响应，最高浓度饱和于约65 DNA/纳米棒；缓冲液中LOD约200 pM（摘要报告100 pM）。传感器对距离敏感，约30 nm处LSP与极化子贡献抵消。作者强调其隐含多通道、高通量和低分子数检测优势。
传感器的构成
- 基底与导电层：玻璃基底（glass substrate）上10 nm ITO（indium-tin-oxide）透明导电层，抑制电子束曝光充电
- 粘附与金属层：0.5 nm Cr粘附层和30 nm Au热蒸发层，经PMMA电子束光刻与lift-off形成纳米棒
- 纳米换能层：Au纳米棒阵列（40 nm×110 nm×30 nm，周期250 nm×250 nm），产生局域表面等离子体（LSP）
- 识别固定层：HSC11–EG6–OCH2–COOH自组装单分子层（SAM）提供羧基，经EDC/NHS活化
- 识别元件：链霉亲和素（streptavidin）与生物素化DNA探针（biotinylated DNA probe）固定，用于捕获靶DNA
- 被测物：互补寡核苷酸（complementary oligonucleotide/DNA target），在Tris buffer with 500 mM NaCl中杂交
- 信号机制：无标记DNA杂交改变纳米棒近场折射率，引起反射光振幅和相位变化
- 光学读出：棱镜耦合器（prism coupler）、波片/偏振片偏振对比、780 nm超辐射二极管（SLED）和CCD相机成像
中文摘要
本文报道了一种基于局域表面等离子体（LSP）的新型高分辨率生物传感器。该传感器由金纳米棒阵列构成，并通过棱镜耦合的全内反射激发纳米棒上的LSP；采用偏振对比成像同时利用反射光的振幅和相位变化，提高折射率变化检测灵敏度。作者对传感器灵敏度进行了表征，并以DNA杂交为模型检测实验，将其与常规高分辨率表面等离子共振（SPR）生物传感器进行比较。结果表明，LSP生物传感器可达到与SPR系统相当的分析性能，但所需发生相互作用的分子数量显著更低。文中展示了100 pM的检出限和35 fg/mm2的表面密度分辨率，相当于平均每个纳米颗粒不到一个DNA分子。
英文摘要
We report on a new biosensor with localized surface plasmons (LSP) based on an array of gold nanorods and the total internal reflection imaging in polarization contrast. The sensitivity of the new biosensor is characterized and a model detection of DNA hybridization is carried out. The results are compared with a reference experiment using a conventional high-resolution surface plasmon resonance (SPR) biosensor. We show that the LSP-based biosensor delivers the same performance as the SPR system while involving significantly lower surface densities of interacting molecules. We demonstrate a limit of detection of 100 pM and a surface density resolution of only 35 fg×mm-2 that corresponds to less than one DNA molecule per nanoparticle on average.