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
锌离子（Zn2+）、铜离子（Cu2+）；样品基质为 PBS 缓冲液（pH 7.4）中的金属盐溶液
检测原理
该传感器采用无标记 SPR 检测。Aβ 肽经 MUA SAM 和 EDC/NHS 氨基偶联共价固定于金膜表面，乙醇胺封闭后，Zn2+ 或 Cu2+ 溶液流经识别层。金属离子主要与 Aβ N 端/组氨酸等位点配位，诱导肽链由随机卷曲向有序二级结构转变；Zn2+ 在高浓度下还可分子间桥接相邻 Aβ，改变金膜上方吸附层的厚度、质量和折射率。该界面变化扰动金膜倏逝波，使共振角发生偏移 Δθ。双光路差分/和信号计算共振角，Δθ 随金属离子浓度增大而增大，从而实现实时定量。EDTA 可螯合金属离子再生表面。
检测灵敏度
Zn2+-Aβ1-28 线性范围: 50–300 μM 与 600–800 μM；斜率: 1.39 × 10^-5 (R^2=0.95) 和 3.59 × 10^-5 (R^2=0.99)；Cu2+-Aβ1-28 线性范围: 100–600 μM；斜率: 1.49 × 10^-6 (R^2=0.99)；Zn2+-Aβ1-42 斜率: 2.27 × 10^-5 (R^2=0.96)；Cu2+-Aβ1-42 线性范围: 50–400 μM (R^2=0.99)
效应效果
该 SPR 方法可实时、无标记监测 Aβ 与金属离子相互作用。对照实验中，Zn2+ 流经乙醇胺封闭的无 Aβ 表面后信号迅速回到基线，说明封闭有效、非特异结合较低。EDTA 再生使同一芯片可重复用于多浓度样品。Zn2+ 与 Aβ1–28 呈两段线性响应，提示低浓度分子内结合、高浓度分子间桥接；Aβ1–42 仅呈单段线性，Cu2+ 与两种 Aβ 均呈线性，显示不同肽段对金属离子结合模式存在差异。文中未报告 RSD、实际样品回收率或与 ELISA/HPLC 等方法的对比，但作者认为该方法可补充其他分析手段，有助于阐明 AD 中金属离子诱导 Aβ 聚集的机制。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：BK7 玻璃盖玻片，溅射 2 nm 铬（Cr）和 50 nm 金（Au）膜，作为 SPR 基底与金属膜
- 修饰层：11-巯基十二烷酸（MUA）自组装单分子层（SAM），提供羧基用于共价固定 Aβ
- 活化偶联层：EDC/NHS 活化 MUA 羧基，形成氨基偶联化学，连接 Aβ N 端氨基
- 识别元件：Aβ1–28 或 Aβ1–42 肽，固定于表面，与 Zn2+/Cu2+ 结合并发生构象变化
- 封闭剂：乙醇胺（ethanolamine，1 M，pH 8.5），封闭剩余活化基团，降低非特异结合
- 再生剂：EDTA（10 mM），螯合金属离子，实现传感器表面再生与重复使用
- 信号标记物：无外源标记，SPR 角度偏移直接反映结合与构象变化
中文摘要
β-淀粉样蛋白（Aβ）聚集形成纤维在阿尔茨海默病（AD）发病中起重要作用，铜、锌等金属离子与 Aβ 的沉淀和毒性密切相关。本研究构建了一种表面等离子共振（SPR）生物传感器，用于研究 Aβ 与金属离子的相互作用。Aβ 肽通过预先形成的烷硫醇自组装单分子层（SAM）固定在 SPR 芯片表面。结果表明，固定化的 Aβ 在暴露于金属离子后发生构象变化；同时检测到 Aβ1–28 与 Aβ1–42 对金属离子的结合亲和力存在差异。研究说明 SPR 是一种有效表征 Aβ 与金属离子相互作用的方法，可为理解 AD 中金属离子诱导 Aβ 聚集的机制提供依据。
英文摘要
The aggregation of β-amyloid peptide (Aβ) into fibrils plays an important role in the pathogenesis of Alzheimer's disease (AD). Metal ions including copper and zinc are closely connected to the precipitation and toxicity of Aβ. In this study, a surface plasmon resonance (SPR) biosensor was constructed to investigate the interactions between Aβ and metal ions. Aβ peptide was immobilized on the SPR chip surface through a preformed alkanethiol self-assembled monolayer (SAM). Our observations indicate that the immobilized Aβ undergoes a conformational change upon exposure to the metal ions. A difference in metal binding affinity between Aβ(1-28) and Aβ(1-42) was also detected. The results suggest that SPR is an effective method to characterize the interactions between Aβ and metal ions.