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
麦胶蛋白（gliadin）；样品基质：60% 乙醇提取液、商业食品样品（无麦胶蛋白食品及含小麦食品）
检测原理
该传感器为无标记压电免疫传感器。9 MHz AT-cut 石英晶片金电极经戊二醛、半胱胺和 25 nm AuNPs 修饰，AuNPs 增大比表面积并提高抗体负载；再经半胱胺和戊二醛形成氨基/醛基，将鸡抗麦胶蛋白 IgY 固定于表面，甘氨酸封闭。样品中麦胶蛋白与 IgY 特异性结合后，电极表面质量增加。根据 Sauerbrey 方程，质量增加使石英晶片共振频率下降，ΔF 与结合质量成正比，从而随麦胶蛋白浓度增加而增大。AuNPs 通过增加抗体结合位点实现信号放大，使 2 ppm 麦胶蛋白响应较裸金电极提高 48%。
检测灵敏度
LOD: 8 ppb；线性范围: 1 × 10^1–2 × 10^5 ppb；灵敏度斜率: 39.584；R^2 = 0.997
效应效果
该传感器在 60% 乙醇中检测 2 ppm 麦胶蛋白时，频率响应较裸金电极提高 35 Hz（48%），总分析时间约 40 min。重复性良好，10、100 和 1000 ppb 麦胶蛋白的 RSD 分别为 12.2%、4.9% 和 5.6%，均低于 15%。选择性方面，除小麦外仅大麦出现 35% 的交叉反应，燕麦、小米、大米、玉米、荞麦和豆类响应较低。实际食品加标回收率为 98%–107%（10–1000 ppm），1 ppm 时回收率 25%；食品基质中检测限为 1 ppm，线性相关系数 R^2=0.996。10 种商业食品检测结果与 AOAC 批准 RIDASCREEN Gliadin 试剂盒一致，30 个样本灵敏度和特异性均为 100%，可用于无麦胶蛋白食品质控。
传感器的构成
- 基底/换能器：9 MHz AT-cut 压电石英晶片（QCM chip）与金电极（Au electrode），提供压电换能和表面结合位点。
- 交联层：2.5 M 戊二醛（glutaraldehyde）与芯片表面氨基反应，形成醛基交联位点。
- 连接层：0.5 M 半胱胺（cysteamine）结合醛基，提供巯基用于固定 AuNPs。
- 纳米修饰层：25 nm 金纳米颗粒（AuNPs）沉积于电极表面，增大比表面积并增加抗体负载。
- 表面功能化层：0.5 M 半胱胺（cysteamine）与 2.5 M 戊二醛（glutaraldehyde）修饰 AuNP 表面，形成氨基并用于交联抗体。
- 识别元件：鸡抗麦胶蛋白免疫球蛋白 Y（anti-gliadin IgY）通过戊二醛交联固定，特异性结合麦胶蛋白。
- 封闭层：1 M 甘氨酸（glycine）封闭非特异性位点。
- 信号读出：QCM 频率变化（ΔF）经 Sauerbrey 方程换算质量变化，实现无标记检测。
中文摘要
本研究开发了一种基于石英晶体微天平（QCM）频率变化的无标记麦胶蛋白免疫传感器。通过在裸 QCM 金电极表面修饰 25 nm 金纳米颗粒（AuNPs），提高了传感器灵敏度；随后利用戊二醛交联鸡抗麦胶蛋白抗体（IgY）的氨基，将 IgY 直接固定于 AuNP 修饰表面。实验结果表明，当 2 ppm 麦胶蛋白结合到 AuNP 修饰电极时，频率变化较裸金电极增加 35 Hz（48%）。在 60% 乙醇中，该传感器的线性动态范围为 1×10^1 至 2×10^5 ppb 麦胶蛋白，计算检出限（LOD）为 8 ppb。整个检测过程约 40 min，且重复性良好。此外，AuNP 修饰 QCM 系统对 10 种商业食品中麦胶蛋白的检测结果与 AOAC 批准的麦胶蛋白试剂盒一致。总之，该 QCM 平台可为小麦过敏和乳糜泻患者提供无麦胶蛋白食品保障的潜在替代手段。
英文摘要
This work develops a label-free gliadin immunosensor that is based on changes in the frequency of a quartz crystal microbalance (QCM) chip. A higher sensitivity was obtained by applying 25 nm gold nanoparticles (AuNPs) to the surface of a bare QCM electrode. Subsequently, chicken anti-gliadin antibodies (IgY) were immobilized directly on the AuNP-modified surface by cross-linking amine groups in IgY with glutaraldehyde. Experimental results revealed that the change in frequency exhibited when 2 ppm gliadin was bound to the AuNP-modified electrode was 35 Hz (48%) greater than that of the bare gold electrode. The linear dynamic range in 60% ethanol was from 1 × 10(1) to 2 × 10(5) ppb gliadin, and the calculated limit of detection (LOD) was 8 ppb. The entire detection process was completed in 40 min and was highly repeatable. Additionally, the AuNP-modified QCM system generated results in the detection of gliadin in 10 commercial food products that were consistent with those obtained using an AOAC-approved gliadin kit. In conclusion, the QCM platform provides a potential alternative means of ensuring that people with wheat allergies and celiac patients have access to gliadin-free food.