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
细胞表面糖蛋白/受体/转移标志物（cell-surface glycoproteins/receptors/metastasis markers），以凝集素（lectins）或抗体（antibodies）作为探针；样品基质为固定于 QCM 芯片的 MCF7 乳腺癌细胞表面，流动相为 PBS+0.05% Tween 20。
检测原理
QCM 生物传感器以 AT-cut 石英晶体为压电换能器，在交流激励下维持共振。将 MCF7 乳腺癌细胞固定于聚苯乙烯涂层晶体表面，细胞表面糖蛋白、受体或转移标志物作为识别配体。注入凝集素或抗体后，分析物与细胞表面结合，使传感器表面质量增加；按 Sauerbrey 关系，质量变化引起共振频率偏移，结合与解离过程可实时监测。通过不同浓度（12.5–100 μg/ml）结合曲线、参考扣除和 1:1 模型全局拟合，获得 ka、kd 和 KD。方法为无标记检测，无酶或核酸放大；对多价凝集素需考虑质量传输限制与亲和性（avidity）。
检测灵敏度
—
效应效果
该方法以完整 MCF7 乳腺癌细胞为生物界面，实现无标记实时动力学检测。基线漂移 <0.2 Hz/min，参考扣除可消除通常 <2–3 Hz 的非特异信号；表面可再生 10–20 次，高亲和凝集素结合需 10 mM glycine pH 1.0 加 500 mM NaCl 再生。示例中 12.5–100 μg/ml 凝集素结合曲线经 1:1 模型全局拟合得 ka=2.0×10^4 M^-1/s、kd=3.0×10^-4 s^-1、KD=15 nM。相比 ITC/RIA/ELISA 的平衡标记法，QCM 提供实时、无标记、动力学参数，适用于转移标志物与药物候选物在细胞表面的结合评价。
传感器的构成
- 基底/换能器：AT-cut quartz crystal sensor chip（Attana Cell 200），压电振荡并将表面质量变化转换为频率信号
- 表面修饰层：polystyrene coating（cell culture compatible polystyrene-coated quartz crystal sensor chips），提供细胞贴附与固定界面
- 识别元件：固定 MCF7 breast cancer cells（完整细胞），其表面糖蛋白/受体/转移标志物作为配体
- 固定/封闭剂：3.7% formaldehyde in PBS 固定细胞，PBS 洗涤；未使用额外封闭剂
- 分析物/配体：lectins 或 antibodies（12.5–100 μg/ml，PBS+0.05% Tween 20），与细胞表面结合
- 再生/清洗：10 mM glycine pH 1.0 + 500 mM NaCl 或 glycine/HEPES/NaCl 再生液，去除结合物
- 信号标记物：无外源标记（label-free），结合质量变化直接产生频率响应
- 读出：Attana Cell 200 QCM 与 ClampXP 软件，监测 dF/Hz 并拟合动力学
中文摘要
生物传感器已成为表征生物分子相互作用的标准方法，其数据广泛用于评价药物候选物与靶标的结合特性。在生物相关环境中测量此类相互作用是生物传感器技术面临的新挑战。本章介绍一种基于石英晶体微天平（QCM）生物传感器研究完整细胞表面蛋白与靶标相互作用的方法。QCM 利用石英晶体的压电效应，在接近共振频率的交流电压下振荡；根据 Sauerbrey 关系，表面质量变化与共振频率变化成比例，因此可实时监测结合与解离过程。方法中，将 MCF7 乳腺癌细胞固定于聚苯乙烯涂层石英晶体表面，经甲醛固定和 PBS 洗涤后置于流动缓冲液中稳定；随后注入不同浓度的凝集素或抗体，监测其与细胞表面糖蛋白或受体的结合。通过参考扣除、再生和 1:1 动力学模型全局拟合，可获得结合速率常数 ka、解离速率常数 kd 及解离常数 KD，从而在完整细胞这一更生理相关背景下对转移标志物相互作用进行定性和定量分析。
英文摘要
The use of biosensors has become a standard method to characterize biomolecular interactions. Data obtained from biosensor studies are widely used to evaluate drug candidates, particularly in relation to their binding properties towards a selected target. The importance of measuring such interactions in a biologically relevant environment has become the new challenge for the biosensor technologies. In this chapter we describe a method for studying interactions between proteins and targets at the surface of intact cells using a quartz crystal microbalance (QCM) biosensor.