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
α-甲胎蛋白（AFP, α-fetoprotein）；样品基质：PBS缓冲液（文中以PBS中AFP标准品检测，面向血清等复杂生物样品）
检测原理
传感器表面依次构建MPS/CS-Fc/Au NPs/Ab1/BSA界面，Ab1作为识别元件捕获AFP。检测时，样品中的AFP先与Fe3O4@Au–Ab2偶联物结合形成Fe3O4@Au–Ab2–AFP复合物，经外磁场分离、洗涤和浓缩后注入SPR检测池，再与表面Ab1结合形成夹心免疫复合物。Fe3O4@Au核壳纳米粒子具有较高折射率和大质量，Au壳与SPR金膜中的表面等离子体波发生电子耦合，使界面折射率变化被显著放大。AFP浓度越高，结合到表面的磁性纳米二抗复合物越多，SPR角度偏移越大。系统以670 nm p偏振激光在Kretschmann配置下监测反射光强度，通过θSPR变化实现无标记、实时定量检测。
检测灵敏度
LOD: 0.65 ng mL−1；线性范围: 1.0–200.0 ng mL−1；灵敏度斜率: 1.66 m°/(ng mL−1)；R^2 = 0.996
效应效果
该传感器在150 ng/mL AFP下，直接检测SPR角度偏移为20 m°，仅用Ab2放大为102 m°（约5倍），使用Fe3O4@Au–Ab2后达328 m°（约16.4倍），表明核壳磁性纳米粒子显著增强SPR响应。检测采用表面多克隆抗AFP一抗与纳米粒子上单克隆抗AFP二抗的不同表位识别，具有较高选择性；外磁场可先分离浓缩Fe3O4@Au–Ab2–AFP复合物，降低复杂基质干扰。其检出限0.65 ng/mL低于文献报道的1.6 ng/mL电位生物传感器、0.8 μg/L电位免疫传感器和2.4 ng/mL安培免疫传感器。原文未报告稳定性、重现性RSD及实际样品加标回收率。作者认为更换抗体标签即可推广至其他生物分子检测。
传感器的构成
- SPR金膜基底：BK-7玻璃上1.5 nm Ti粘附层和48 nm Au膜，提供SPR换能并作为工作电极
- MPS自组装层：3-巯基-1-丙烷磺酸盐（MPS）在Au表面形成负电自组装单层，用于静电吸附CS-Fc
- CS-Fc修饰层：二茂铁支化壳聚糖衍生物（CS-Fc）静电吸附于MPS层，引入二茂铁（Fc）用于电化学表征和电子传递
- Au NPs层：金纳米粒子（Au NPs）通过壳聚糖氨基相互作用固定，提高界面导电性并辅助固定Ab1
- 识别元件：AFP一抗（Ab1，多克隆小鼠抗人AFP抗体）吸附固定于Au NPs表面，特异性捕获AFP
- 封闭剂：0.25%牛血清白蛋白（BSA）封闭Au NPs表面剩余活性位点，降低非特异性吸附
- 信号放大/磁性富集试剂：Fe3O4@Au–Ab2（核壳Fe3O4@Au磁性纳米粒子偶联AFP二抗），Fe3O4核用于外磁场分离浓缩，Au壳与SPR金膜电子耦合并提高界面折射率以放大SPR信号
中文摘要
常规表面等离子共振（SPR）技术难以直接检测低浓度小分子或分析物，因为其结合通常仅引起介质折射率的微小变化。本文报道了一种基于核壳 Fe3O4@Au 磁性纳米粒子（MNPs）的 SPR 生物检测放大技术。为评估该放大效应，作者开发了一种基于夹心免疫分析的 SPR 传感器，用于检测 α-甲胎蛋白（AFP）。该传感器在 3-巯基-1-丙烷磺酸盐/壳聚糖-二茂铁/金纳米粒子（MPS/CS-Fc/Au NP）膜表面固定 AFP 一抗（Ab1），并以 Fe3O4@Au–AFP 二抗偶联物（Fe3O4@Au–Ab2）作为放大试剂。传感器各制备步骤经紫外-可见光谱、电化学阻抗谱和循环伏安法表征。Fe3O4@Au–Ab2 偶联物对 AFP 检测的校准曲线在 1.0–200.0 ng/mL 范围内呈良好线性，检出限为 0.65 ng/mL，表明使用 Fe3O4@Au–Ab2 偶联物可显著提高灵敏度。该磁性分离与放大策略具有低干扰和高灵敏度，通过更换 Fe3O4@Au–抗体偶联物中的抗体标签，有望用于其他目标生物分子的检测。
英文摘要
Small molecules or analytes present at low concentrations are difficult to detect directly using conventional surface plasmon resonance (SPR) techniques because only small changes in the refractive index of the medium are typically induced by the binding of these analytes. Here, we present an amplification technique using core-shell Fe(3)O(4)@Au magnetic nanoparticles (MNPs) for an SPR bioassay. To evaluate this amplification effect, a novel SPR sensor based on a sandwich immunoassay was developed to detect α-fetoprotein (AFP) by immobilizing a primary AFP antibody (Ab(1)) on the surface of a 3-mercapto-1-propanesulfonate/chitosan-ferrocene/Au NP (MPS/CS-Fc/Au NP) film employing Fe(3)O(4)@Au-AFP secondary antibody conjugates (Fe(3)O(4)@Au-Ab(2)) as the amplification reagent. The stepwise fabrication of the biosensor was characterized using UV-vis spectroscopy, electrochemical impedance spectroscopy, and cyclic voltammetry. A calibration curve of Fe(3)O(4)@Au-Ab(2) conjugates amplification for AFP detection was obtained to yield a correlation in the range of 1.0-200.0 ng mL(-1) with a detection limit of 0.65 ng mL(-1), and a significant increase in sensitivity was therefore afforded through the use of Fe(3)O(4)@Au-Ab(2) conjugates as an amplifier. This magnetic separation and amplification strategy has great potential for the detection of other biomolecules of interest with low interference and high sensitivity by changing the antibody label used in the Fe(3)O(4)@Au-antibody conjugates.