组成图示
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传感器类型
荧光生物传感器
检测对象
CCRF-CEM 细胞（CCRF-CEM cells，T细胞急性淋巴细胞白血病细胞）；选择性测试样品包括 Raji 细胞（Raji cells）、HeLa 细胞（HeLa cells）、MCF-7 细胞（MCF-7 cells）、NCIH1650 细胞（NCIH1650 cells）；样品基质为 PBS 细胞悬液/细胞混合样品（微流控通道内）。
检测原理
该传感器采用均相GO/FAM-Sgc8 FRET探针。FAM-Sgc8适配体与GO预混后，FAM荧光基团通过π-π堆积吸附于GO表面，发生FRET猝灭，背景荧光极低。加入CCRF-CEM细胞后，Sgc8适配体特异性结合细胞表面PTK7，诱导单链DNA构象变化并形成稳定发夹结构，使FAM-Sgc8从GO上释放，FRET终止，FAM荧光恢复，形成signal-on响应。细胞浓度越高，从GO释放的FAM-Sgc8越多，520 nm荧光强度越强。检测无需适配体固定和洗涤，在PDMS微流控多通道中完成，由共聚焦显微镜以488 nm激发、520 nm发射进行成像和定量。GO的高猝灭效率与Sgc8的高亲和力共同提高灵敏度。
检测灵敏度
LOD: about 25 cells mL^-1；线性范围: 2.5 × 10^1–2.5 × 10^4 cells mL^-1；R^2 = 0.997
效应效果
该芯片对CCRF-CEM细胞具有明显选择性：在2.5×10^6 cells/mL浓度下，Raji、MCF-7、HeLa和NCIH1650细胞均不引起明显荧光变化，而CCRF-CEM细胞产生显著荧光增强。7个平行通道检测2.5×10^3 cells/mL CCRF-CEM细胞时，荧光恢复RSD为4.8%。GO细胞毒性测试显示，100 μg/mL GO孵育24 h后CCRF-CEM细胞存活率仍大于86.0%。与已有方法相比，其检出限25 cells/mL比金纳米颗粒比色适配体传感器低7.2倍，比双标记FRET适配体传感器低23.6倍，摘要称比常规生物传感器低约10倍。芯片可一次同时检测7个40 μL样品，约30 min完成，作者认为可用于早期癌症诊断和临床筛查。
传感器的构成
- 微流控基底：PDMS（聚二甲基硅氧烷）多通道芯片，宽深100 μm，33通道，提供样品容纳与高通量检测空间
- 密封基底：玻璃盖玻片（glass cover slip），与PDMS经氧等离子体键合，形成密封微通道
- 纳米猝灭层：GO（氧化石墨烯）纳米片，6.0 mg/mL，通过π-π堆积吸附FAM-Sgc8并猝灭FAM荧光，作为FRET纳米猝灭剂
- 识别元件：FAM-Sgc8适配体寡核苷酸（5'-FAM-ATC TAA CTG CTG CGC CGC CGG GAA AAT ACT GTA CGG TTA GAT-3'），特异性结合CCRF-CEM细胞表面PTK7
- 信号标记物：FAM（羧基荧光素）荧光基团，标记于Sgc8适配体5'端，被GO猝灭，细胞结合后荧光恢复
- 反应缓冲体系：10 mM PBS（pH 7.4，含137 mM NaCl、2.7 mM KCl），用于预混GO/FAM-Sgc8及细胞样品
- 读出系统：共聚焦荧光显微镜（TCS SP5，488 nm激发，520 nm发射），测量通道内荧光强度与图像
中文摘要
癌症细胞的快速高效检测是早期癌症诊断的主要挑战。本研究构建了一种微型多通道芯片，采用新型氧化石墨烯（GO）基 Förster 共振能量转移（FRET）生物传感策略，通过检测染料标记适配体/GO 复合物在癌细胞诱导下的荧光恢复，实现癌细胞的原位检测。荧光强度测量与图像分析表明，该微流控生物传感方法对目标癌细胞 CCRF-CEM 细胞的数量表现出快速、选择性且灵敏的荧光响应。该微流控芯片可同时检测 7 个不同癌细胞样品。对 CCRF-CEM 细胞在 2.5×10^1 至 2.5×10^4 cells/mL 浓度范围内获得线性响应，检出限约为 25 cells/mL，比常规生物传感器低约 10 倍。该新型荧光生物传感微流控芯片为早期癌症诊断提供了一种快速、可视、高通量且具有高灵敏度和高特异性的方法。
英文摘要
Rapid and efficient measurement of cancer cells is a major challenge in early cancer diagnosis. In the present study, a miniature multiplex chip was created for in situ detection of cancer cells by implementing a novel graphene oxide (GO)-based Förster resonance energy transfer (FRET) biosensor strategy, i.e. assaying the cell-induced fluorescence recovery from the dye-labeled aptamer/graphene oxide complex. Fluorescence intensity measurement and image analyses demonstrated that this microfluidic biosensing method exhibited rapid, selective and sensitive fluorescence responses to the quantities of the target cancer cells, CCRF-CEM cells. Seven different cancer cell samples can be measured at the same time in such a microfluidic chip. The linear response for target CCRF-CEM cells in a concentration range from 2.5 × 10(1) to 2.5 × 10(4) cells mL(-1) was obtained, with a detection limit about 25 cells mL(-1), which is about ten times lower than those of normal biosensors. The novel fluorescence biosensing microfluidic chip supplies a rapid, visible and high-throughput approach for early cancer diagnosis with high sensitivity and specificity.