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
透明质酸（HA）、羧甲基纤维素（CMC）、羟丙基甲基纤维素（HPMC）、壳聚糖（Ch）、PAMAM树状分子（G4 PAMAM-NH2、G4 PAMAM-OH、G3.5 PAMAM-COOH）；样品基质：PBS pH 7.4 或醋酸缓冲液（pH 6/5.5，模拟眼表/泪液条件）
检测原理
将纯化的人角膜缘上皮跨膜眼黏蛋白直接固定于 Biacore 金芯片表面，形成配体层。当 HA、CMC、HPMC、壳聚糖或 PAMAM 树状分子随 PBS/醋酸缓冲液流过表面时，若与黏蛋白发生静电、氢键、疏水或链互扩散等界面相互作用，结合物会取代表面缓冲液并增加界面质量与折射率。SPR 换能器将这种界面变化转换为共振角/共振单位（RU）变化：结合相 RU 上升，洗涤/解离后稳定 RU 反映永久结合量。分析物浓度越高，结合量通常越大；PAMAM 等温线斜率可表征结合倾向，低 pH 使 PAMAM-NH2 氨基质子化，增强与黏蛋白酸性基团的静电作用。
检测灵敏度
线性范围: 10–80 nM（PAMAM 树状分子 SPR 等温线）；灵敏度斜率: PAMAM-NH2: 5.86 mg/mm2μM; PAMAM-OH: 5.23 mg/mm2μM; PAMAM-NH2 (pH 5.5): 7.84 mg/mm2μM; PAMAM-OH (pH 5.5): 4.66 mg/mm2μM
效应效果
方法可重复性：黏蛋白固定 ΔRU 4,954±204，估算 4.9±0.2 ng/mm2，光学厚度 2.62±0.01 nm；QCM-D 水合质量 2.35 ng/mm2，XPS 干态厚度约 1 nm。SPR 显示壳聚糖产生统计显著永久结合，HA/CMC/HPMC 在临床浓度下无保留；PAMAM-NH2/OH 结合相近，PAMAM-COOH 较低且重复性差。PAMAM 理论层数 1.26、1.07、0.59。pH 5.5 时 PAMAM-NH2 斜率升至 7.84 mg/mm2μM。芯片再生后基线无显著差异（p>0.05）。作者认为可用于分子尺度区分黏蛋白-聚合物化学相互作用，指导眼表黏附制剂。
传感器的构成
- 基底/换能器：Biacore® Au 芯片（金表面，SPR 换能基底，提供表面等离子共振光学响应）
- 修饰层：无独立纳米材料修饰层；黏蛋白直接吸附于 Au 表面（疏水/硫醇相互作用）
- 识别元件：纯化人角膜缘上皮跨膜眼黏蛋白（ocular transmembrane mucins，含 MUC16，固定于金表面，作为配体层）
- 信号标记：无外源标记；聚合物/树状分子结合后界面质量/折射率变化直接产生 SPR 信号
- 运行介质：PBS pH 7.4 或醋酸缓冲液（pH 6/5.5），维持生理/病理眼表条件并输送分析物
- 信号读出：Biacore® T100 SPR 仪器，通过共振单位（RU）随时间变化监测结合/解离
- 辅助表征：QCM-D 金膜石英晶体与 XPS，用于黏蛋白层质量、黏弹性和表面化学表征
中文摘要
本研究开发了首个基于生物传感器芯片技术的体外方法，用于探测眼表跨膜黏蛋白与眼科黏附聚合物及树状分子的界面相互作用。采用表面等离子共振（SPR）技术，在芯片表面制备人角膜缘上皮来源的跨膜眼黏蛋白层，并用 QCM-D 和 XPS 表征。测试分子包括透明质酸（HA）、羧甲基纤维素（CMC）、羟丙基甲基纤维素（HPMC）、壳聚糖（Ch）和 PAMAM 树状分子。结果显示，壳聚糖能与眼跨膜黏蛋白形成显著界面相互作用；HA、CMC 和 HPMC 在临床常用浓度下需依赖链互扩散才能黏附。PAMAM 树状分子无论表面基团为氨基、羟基或羧基，均可形成永久性界面相互作用，体现多价协同效应。相互作用顺序为：Ch(1%) > G4PAMAM-NH2(2%) ≈ G4PAMAM-OH(2%) > G3.5PAMAM-COOH(2%) >> CMC(0.5%) ≈ HA(0.2%) ≈ HPMC(0.3%)。该方法有助于在分子尺度区分黏蛋白-聚合物化学相互作用，并支持其用于眼表黏附给药。
英文摘要
PURPOSE: Development of the first in vitro method based on biosensor chip technology designed for probing the interfacial interaction phenomena between transmembrane ocular mucins and adhesive polymers and dendrimers intended for ophthalmic administration.
METHODS: The surface plasmon resonance (SPR) technique was used. A transmembrane ocular mucin surface was prepared on the chip surface and characterized by QCM-D (Quartz Crystal Microbalance with Dissipation) and XPS (X-ray photoelectron spectroscopy). The mucoadhesive molecules tested were: hyaluronic acid (HA), carboxymethyl cellulose (CMC), hydroxypropylmethyl cellulose (HPMC), chitosan (Ch) and polyamidoamine dendrimers (PAMAM).
RESULTS: While Ch originated interfacial interaction with ocular transmembrane mucins, for HA, CMC and HPMC, chain interdiffusion seemed to be mandatory for bioadherence at the concentrations used in ophthalmic clinical practise. Interestingly, PAMAM dendrimers developed permanent interfacial interactions with transmembrane ocular mucins whatever their surface chemical groups, showing a relevant importance of co-operative effect of these multivalent systems. Polymers developed interfacial interactions with ocular membrane-associated mucins in the following order: Ch(1 %) > G4PAMAM-NH(2)(2 %) = G4PAMAM-OH(2 %) > G3.5PAMAM-COOH(2 %)>> CMC(0.5 %) = HA(0.2 %) = HPMC(0.3 %).
CONCLUSIONS: The method proposed is useful to discern between the mucin-polymer chemical interactions at molecular scale. Results reinforce the usefulness of chitosan and dendrimers as polymers able to increase the retention time of drugs on the ocular surface and hence their bioavailability.