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
牛血红蛋白（bovine hemoglobin, BHb）、胰蛋白酶（trypsin, Tryp）；样品基质：Milli-Q水或3 mg/mL蛋白溶液
检测原理
该传感器以水凝胶分子印迹聚合物（MIP）作为识别元件，以石英晶体微天平（QCM）作为压电换能器。模板蛋白（BHb或Tryp）在聚合过程中与AA、NHMA或NiPAM单体及bis-acrylamide交联剂形成互补空腔，洗脱模板后留下形状与官能团匹配的结合位点。当样品中的目标蛋白进入MIP薄膜时，发生选择性再结合，使晶体表面质量增加并改变黏弹性；QCM谐振频率随之下降，阻抗发生变化。NHMA中的羟基可增强氢键和亲水相互作用，使BHb MIP对BHb选择性结合而对BSA基本不响应；AA MIP对BHb和BSA均有结合，NiPAM MIP因疏水异丙基基本不结合。结合量随被测蛋白浓度增加而增加，频率下降幅度相应增大，洗脱后信号可恢复。
检测灵敏度
原文未报告 LOD、线性范围、灵敏度斜率或相关系数。
效应效果
本体凝胶MIP/NIP选择性比值为：BHb体系AA 4:1、NHMA 4:1、NiPAM 3:1；Tryp体系AA 4:1、NHMA 4:1、NiPAM 2:1。BSA对BHb-AA MIP的结合约为BHb的70%，而BHb对BSA MIP仅约6%。结晶试验中NHMA效果最佳，顺序为NiPAM < AA < NHMA；Tryp MIP 7天内形成晶体，BHb MIP 5天内仅对同源BHb结晶，NIP无晶体。QCM中NHMA MIP对BHb与BSA的频率响应选择性约4:1，相对NIP约5:1；AA MIP对两者均响应，NiPAM MIP基本无响应。所有BHb MIP-QCM传感器对较小非同源蛋白基本无响应。作者认为MIP可替代昂贵抗体，用于低成本蛋白诊断。
传感器的构成
- 换能器基底：9 MHz石英晶体微天平（QCM）晶片，压电换能
- 电极层：金/铬电极，提供电接触与谐振信号
- 封装层：PVC胶单侧空气帽，隔离背面电极，防止浸入溶液时短路
- 识别层：AA、NHMA或NiPAM水凝胶MIP薄膜，含bis-acrylamide交联网络，APS/TEMED引发聚合，模板BHb或Tryp去除后形成选择性空腔
- 对照层：同配方NIP薄膜，无模板蛋白，用于评估非特异性结合
中文摘要
我们利用分光光度法和石英晶体微天平（QCM）传感技术，表征了一类基于丙烯酰胺聚合物的分子印迹聚合物（MIP）对牛血红蛋白（BHb）和胰蛋白酶（Tryp）的印迹能力。对丙烯酰胺（AA）、N-羟甲基丙烯酰胺（NHMA）和N-异丙基丙烯酰胺（NiPAM）本体凝胶的表征显示，与非印迹聚合物（NIP）相比，其选择性存在差异。我们还利用MIP促进蛋白结晶的能力，评估其对同源蛋白和非同源蛋白的选择性。结晶试验表明，晶体形成效果按NiPAM < AA < NHMA的顺序提高。薄膜MIP的QCM研究证实了这一趋势：NHMA MIP在MIP与NIP之间以及同源/非同源蛋白负载之间表现出最佳区分能力。AA MIP的类似结果表明其空腔对两种蛋白均具有同等选择性，而NiPAM MIP对同源BHb和非同源BSA均无选择性。所有基于AA、NHMA或NiPAM的BHb MIP-QCM传感器对较小的非同源蛋白基本无响应。蛋白结晶研究验证了QCM研究所示MIP的亲水有效性。
英文摘要
We have characterized the imprinting capability of a family of acrylamide polymer-based molecularly imprinted polymers (MIPs) for bovine hemoglobin (BHb) and trypsin (Tryp) using spectrophotometric and quartz crystal microbalance (QCM) sensor techniques. Bulk gel characterization on acrylamide (AA), N-hydroxymethylacrylamide (NHMA), and N-isopropylacrylamide (NiPAM) gave varied selectivities when compared with nonimprinted polymers. We have also harnessed the ability of the MIPs to facilitate protein crystallization as a means of evaluating their selectivity for cognate and noncognate proteins. Crystallization trials indicated improved crystal formation in the order NiPAM<AA<NHMA. QCM studies of thin film MIPs confirm this trend with N-hydroxymethyl acrylamide MIPs exhibiting best discrimination between MIP and NIP and also cognate/noncognate protein loading. Equivalent results for acrylamide MIPs suggested that the cavities were equally selective for both proteins, while N-isopropylacrylamide MIPs were not selective for either cognate BHb or noncognate BSA. All BHb MIP-QCM sensors based on AA, NHMA, or NiPAM were essentially nonresponsive to smaller, noncognate proteins. Protein crystallization studies validated the hydrophilic efficacy of MIPS indicated in the QCM studies.