组成图示
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传感器类型
其他（表面声波SAW生物传感器）
检测对象
Bcl-2蛋白（B-cell lymphoma 2 protein, Bcl-2），样品基质：PBS缓冲液及含BSA的PBS模拟尿液蛋白混合物（目标应用为尿液）
检测原理
SH-SAW器件在ST-cut石英上以IDT激发剪切水平表面声波，延迟路径表面经ODMS疏水SAM、Protein A/G定向、抗Bcl-2 IgG捕获抗体和Pluronic F127抗污层修饰。当样品中的Bcl-2与固定抗体特异性结合时，延迟路径表面质量密度增加。根据声学质量负载效应，表面质量负载降低SAW传播速度，使振荡回路中反馈元件的振荡频率下降。频率偏移量随Bcl-2浓度增加而单调增大；Pluronic F127的PEG链减少非特异蛋白吸附，提高信噪比。该传感器无酶或标记放大，直接以质量换能实现检测。
检测灵敏度
原文未报告LOD、线性范围、灵敏度斜率或R^2。表1稳态频率偏移：PBS 6 Hz（标准差2 Hz）；Bcl-2 0.5 ng/mL 369 Hz（标准差37 Hz）；Bcl-2 4 ng/mL 693 Hz（标准差29 Hz）；Bcl-2 8 ng/mL 907 Hz（标准差40 Hz）；Bcl-2 12 ng/mL 1392 Hz（标准差27 Hz）。
效应效果
改良夹心ELISA筛选五种表面，ODMS/Protein A/G/anti-Bcl-2 IgG/Pluronic F127组合信噪比最高（#5 S/N=1.83，#1=1.03、#2=1.00、#3=1.23、#4=0.77）。SAW原型中，PBS对照偏移6±2 Hz，BSA 5 μg/mL为108±80 Hz；Bcl-2 0.5、4、8、12 ng/mL分别为369±37、693±29、907±40、1392±27 Hz。Bcl-2 4 ng/mL与BSA 5 μg/mL混合（BSA过量1000倍）时偏移538±142 Hz，接近Bcl-2单独4 ng/mL，显示强抗干扰和特异性。未报告实际尿液回收率与长期稳定性；作者认为可支持即时检测卵巢癌早期诊断，并替换抗体用于其他标志物。
传感器的构成
- 基底/换能器：ST-cut石英晶圆（ST-cut Quartz）与互指换能器（IDT），激发和接收剪切水平表面声波（SH-SAW）
- 表面预处理：氧等离子体（oxygen plasma）清洗并生成羟基，用于硅烷自组装
- 疏水自组装单层：氯二甲基辛基硅烷（ODMS, chlorodimethyloctylsilane）形成疏水表面，促进蛋白吸附
- 抗体定向层：重组Protein A/G吸附，结合IgG Fc区，使Fab区朝向溶液
- 识别元件：多克隆兔抗Bcl-2 IgG（anti-Bcl-2 IgG）特异性捕获Bcl-2
- 抗污封闭层：Pluronic F127（聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物）吸附，提供PEG链减少非特异蛋白吸附
中文摘要
声学生物传感器表面质量负载变化会引起输出频率偏移，从而实现对分析物的精确测量。因此，为检测特定生物标志物，传感器延迟路径必须经过精心设计，以最大化灵敏度与特异性。B细胞淋巴瘤2蛋白（Bcl-2）在尿液中被研究作为卵巢癌无创早期检测的生物标志物。本研究评估了表面化学与生物功能化策略在展示抗体以捕获Bcl-2、同时降低非特异性蛋白吸附方面的有效性。在疏水表面上依次吸附Protein A/G、抗Bcl-2 IgG和Pluronic F127的组合提供了最高信噪比，并能够可靠检测低于既往用于早期卵巢癌识别水平的Bcl-2浓度，该性能通过改良ELISA方法表征。最后，将最优表面修饰应用于原型声学器件，并量化不同Bcl-2浓度下的频率偏移，以证明其在表面声波（SAW）检测应用中的有效性。本文展示的表面功能化方法可在工作的超声MEMS生物传感器原型中特异、灵敏地检测Bcl-2，并可方便地修改用于检测其他生物标志物，增强其他声学生物传感器。
英文摘要
Changes in mass loading on the surface of acoustic biosensors result in output frequency shifts which provide precise measurements of analytes. Therefore, to detect a particular biomarker, the sensor delay path must be judiciously designed to maximize sensitivity and specificity. B-cell lymphoma 2 protein (Bcl-2) found in urine is under investigation as a biomarker for non-invasive early detection of ovarian cancer. In this study, surface chemistry and biofunctionalization approaches were evaluated for their effectiveness in presenting antibodies for Bcl-2 capture while minimizing non-specific protein adsorption. The optimal combination of sequentially adsorbing protein A/G, anti-Bcl-2 IgG and Pluronic F127 onto a hydrophobic surface provided the greatest signal-to-noise ratio and enabled the reliable detection of Bcl-2 concentrations below that previously identified for early stage ovarian cancer as characterized by a modified ELISA method. Finally, the optimal surface modification was applied to a prototype acoustic device and the frequency shift for a range of Bcl-2 concentration was quantified to demonstrate the effectiveness in surface acoustic wave (SAW)-based detection applications. The surface functionalization approaches demonstrated here to specifically and sensitively detect Bcl-2 in a working ultrasonic MEMS biosensor prototype can easily be modified to detect additional biomarkers and enhance other acoustic biosensors.