组成图示
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传感器类型
荧光生物传感器
检测对象
结肠癌细胞（colon cancer cells，包括 EpCAM 阳性 colo205、EpCAM 阴性 sw480 及正常结肠细胞 NCM460）；样品基质为细胞悬液及 colo205:sw480=1:5 的混合细胞样品
检测原理
传感器以氨基化硅核壳纳米颗粒为载体，内部封装 Rubpy 荧光染料。NaIO4 将抗 EpCAM 抗体 Fc 段糖基氧化为醛基，醛基与纳米颗粒表面 APS 引入的氨基缩合形成席夫碱，再用 NaBH4 还原为稳定 C–N 键，从而在不使用交联剂的情况下保持抗体活性。检测时，纳米传感器上的抗 EpCAM 抗体与结肠癌细胞膜表面 EpCAM 特异性结合；EpCAM 表达越高，结合到细胞表面的荧光纳米颗粒越多，细胞荧光强度越强。荧光显微镜成像和流式细胞仪通过读取荧光强度实现定性、半定量检测，纳米颗粒封装 Rubpy 可降低光漂白并提高信号稳定性。
检测灵敏度
原文未报告LOD、线性范围、灵敏度斜率及相关系数。
效应效果
该纳米传感器对 EpCAM 阳性 colo205 细胞产生明显荧光，对 EpCAM 阴性 sw480 和正常结肠细胞 NCM460 基本无捕获；自由纳米颗粒对照无荧光，FITC 标记抗体对照信号低，说明特异性来自抗 EpCAM 识别。NaIO4 氧化法偶联的纳米传感器荧光强度高于戊二醛法，FCM 中 colo205 信号约为 sw480 的 10 倍，表明灵敏度提高。TEM 显示粒径约 50±5 nm，分散性良好；Rubpy 封装后连续激发 60 min 光漂白仅 7.8%，自由染料为 60%，稳定性更好；抗体标记率超过 50%。在 colo205:sw480=1:5 混合细胞样品中仍能识别阳性细胞，作者认为可用于结肠癌细胞检测、表征及膜蛋白分布定量。
传感器的构成
- 基底/换能器：硅核壳纳米颗粒（core–shell silica nanoparticles），由正硅酸乙酯（TEOS）水解形成硅壳，作为荧光载体与抗体偶联平台
- 荧光标记层：三(2,2'-联吡啶)合钌(II)氯化物（Ru(bpy)3Cl2, Rubpy），封装于硅核壳内，提供荧光信号并降低光漂白
- 表面功能化层：3-氨丙基三乙氧基硅烷（APS）修饰硅壳，引入表面氨基（-NH2），用于与氧化抗体形成席夫碱
- 识别元件：抗人上皮细胞黏附分子单克隆抗体（anti-EpCAM mAb），特异性识别结肠癌细胞膜表面 EpCAM
- 偶联/交联体系：高碘酸钠（NaIO4）氧化抗体 Fc 段糖基生成醛基，与纳米颗粒氨基缩合，硼氢化钠（NaBH4）还原席夫碱为稳定 C–N 键
- 非特异控制：过量抗体形成单分子层，PBS 洗涤去除未结合纳米传感器，减少非特异吸附
- 信号读出：荧光显微镜（fluorescence microscopy）和流式细胞仪（FCM）读取结合纳米颗粒后的荧光强度
中文摘要
本文开发了一种基于纳米颗粒共价修饰抗人上皮细胞黏附分子（EpCAM）单克隆抗体的敏感、选择性传感器，用于检测结肠癌细胞。透射电镜（TEM）图像表明，纳米颗粒及功能化纳米颗粒具有良好的分散性，适用于应用。采用高碘酸钠（NaIO4）氧化法氧化抗体，以将抗体共价固定于硅包覆荧光纳米颗粒表面，该方法能很好地保持抗体活性。荧光显微镜成像和流式细胞术（FCM）实验表明，该纳米传感器可显著提高信号强度，并能良好区分三种目标细胞（colo205、sw480 和 NCM460）。膜染色和核染色结果显示了 EpCAM 在细胞膜上的分布与丰度，也为定量细胞表面不同区域特定膜蛋白提供了可能。最后，对简单混合样品进行检测，证明在该环境中抗 EpCAM 抗体纳米传感器可选择性捕获 colo205 细胞，为后续研究奠定了基础。
英文摘要
In this paper, a sensitive and selective sensor for detecting colon cancer cells based on nanoparticle covalent modified anti-human epithelial cell adhesion molecule (EpCAM) antibody is developed. The transmission electron microscope (TEM) images showed that the nanoparticle and functionalized nanoparticle had good decentrality for application. The NaIO(4) oxidation method, which was used as oxidizing antibody for immobilization of conjugating antibody on the silica-coated fluorescent nanoparticles, maintained the activities of antibodies very well. The fluorescence microscopy imaging and flow cytometer (FCM) experiments demonstrated that the nanosensor could increase the signal intensity obviously and distinguish three kinds of target cells (colo205, sw480 and NCM460) well. The membrane and nuclear staining showed the distribution and abundance of EpCAM in cells' membrane. It also provides a possibility to quantify special membrane proteins on different regions of cells' surface. At the end, the result of detecting a simple sample proved that colo205 cells were selected by anti-EpCAM antibody nanosensors in this environment, and made a good foundation for subsequent research.