组成图示
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传感器类型
压电(QCM)生物传感器
检测对象
细胞表面碳水化合物/糖基化配体（carbohydrates/glycoconjugates on cell surfaces）；样品基质：固定于聚苯乙烯石英晶体的 A-431 或 MDA-MB-468 癌细胞表面
检测原理
将 A-431 或 MDA-MB-468 细胞固定于聚苯乙烯涂覆石英晶体上，甲醛固定使细胞表面刚性化，满足 Sauerbrey 方程适用范围。流动相中的凝集素（如 Con A）与细胞表面甘露糖/葡萄糖等糖基化配体特异性结合，结合质量增加导致石英晶体谐振频率下降，ΔF 随结合量增大而增大。由于细胞表面糖链呈多价分布，凝集素为四聚体，产生多价识别和表观亲和力增强。单糖竞争剂可占据凝集素结合位点，降低结合质量与 ΔF。通过连续监测结合、解离和再生曲线，可得到结合强度、抑制浓度和动力学参数。
检测灵敏度
原文未报告 LOD、线性范围、灵敏度斜率或相关系数。
效应效果
重现性良好：FITC-Con A（0.24 μM）重复结合 A-431 的 dFmax 为 23 Hz，细胞晶体 PBS 4°C 保存数周，平均约 10 个循环。无细胞表面 Con A 非特异响应约 6 Hz，细胞覆盖率 0–80% 时 dFmax 指数增加。甲基 α-D-吡喃甘露糖 87 μM 可使 MDA-MB-468 结合减半，D-半乳糖 50 μM–1 mM 几乎不抑制。Con A 在 A-431、MDA-MB-468 和无细胞表面 dFmax 分别为 150、27、7.5 Hz；KD 为 15 nM。相比 ELLA/微孔板，可实时获得动力学。
传感器的构成
- 基底/换能器：AT 切金镀 10 MHz 石英晶体（gold-plated quartz crystal），提供 QCM 压电换能基础
- 修饰层：聚苯乙烯（polystyrene, PS）旋涂层，0.5% 甲苯溶液，厚度 56 Å ± 21 Å，经 UV 处理提高润湿性，模拟细胞培养表面
- 识别元件：固定 A-431 或 MDA-MB-468 癌细胞表面糖基化配体（glycoconjugates），经甲醛固定，提供凝集素结合位点
- 分析物/探针：凝集素 Con A、DBA、PNA、UEA-I、SBA，结合细胞表面糖并引起质量变化
- 验证标记：FITC-Con A 与 DAPI，用于荧光显微镜确认凝集素结合位置与细胞核
- 再生剂：10 mM glycine（pH 1.0）含 0.5 M NaCl，解吸结合凝集素，实现表面再生
- 运行缓冲液：10 mM PBS（pH 7.4）含 0.025% Tween（PBST），维持流动和细胞环境
- 竞争抑制剂：甲基 α-D-吡喃甘露糖、甲基 α-D-吡喃葡萄糖、D-半乳糖，用于评估凝集素结合特异性
中文摘要
本研究开发了一种基于石英晶体微天平（QCM）生物传感器实时研究哺乳动物细胞表面分子相互作用的新方法。将人表皮样癌细胞系 A-431 和人乳腺腺癌细胞系 MDA-MB-468 固定于聚苯乙烯涂覆的石英晶体表面，并在流动条件下实时监测凝集素 Con A 与细胞表面糖基化配体的结合与解离过程。同时，通过加入单糖竞争剂评估其对凝集素结合的抑制作用，从而揭示细胞糖基化配体与凝集素之间复杂的多价识别特征。该方法还用于对 Con A、DBA、PNA 和 UEA-I 等多种凝集素进行实时筛选，以比较不同细胞表面糖基化差异，并研究 Con A 与 MDA-MB-468 细胞相互作用的动力学参数。该应用为糖生物学研究者提供了研究细胞表面糖基化的新工具，并可能用于癌症相关糖链变化分析和药物发现。
英文摘要
A novel approach to the study of molecular interactions on the surface of mammalian cells using a QCM biosensor was developed. For this study, an epidermoid carcinoma cell line (A-431) and a breast adenocarcinoma cell line (MDA-MB-468) were immobilized onto polystyrene-coated quartz crystals. The binding and dissociation between the lectin Con A and the cells as well as the inhibition of the binding by monosaccharides were monitored in real time and provided an insight into the complex avidic recognition of cell glycoconjugates. The real-time lectin screening of a range of lectins, including Con A, DBA, PNA and UEA-I, enabled the accurate study of the glycosylation changes between cells, such as changes associated with cancer progression and development. Furthermore, the kinetic parameters of the interaction of Con A with MDA-MB-468 cells were studied. This application provides investigators in the field of glycobiology with a novel tool to study cell surface glycosylation and may also have impacts on drug discovery.