组成图示
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传感器类型
其他（LAPS光寻址电位生物传感器）
检测对象
转移癌细胞（metastatic cancer cells，SW620、MDA-MB-231、MDA-MB-435），样品基质为血液及PBS细胞悬液
检测原理
噬菌体展示肽通过共价固定于LAPS芯片的醛基表面，作为识别元件特异性结合转移癌细胞表面抗原。当血液或细胞悬液中的转移细胞被捕获后，细胞膜及表面电荷在传感器界面附近改变局部电位分布；非转移细胞和血细胞结合极弱，仅产生微弱信号。LAPS采用调制激光从背面照射半导体光电导层，在+1 V偏压下产生与表面电位相关的光电流/电压信号，锁相放大器SR830记录输出电压变化。捕获的转移细胞越多，界面电荷扰动越大，输出电压变化越大，从而实现无标记、实时、定量检测。
检测灵敏度
LOD: 100 metastatic cells per ml of blood；线性范围: 10^2–10^4 cells/ml；线性关系: output voltage change directly proportional to metastatic cell concentration
效应效果
噬菌体肽选择性良好：ELISA中筛选池结合SW620比SW480高7倍，105个克隆中102个对SW620至少2倍高于SW480；4个肽优先结合高转移性MDA-MB-231、MDA-MB-435，对T47D、MCF7结合弱。LAPS中SW480仅3 μV，SW620和MDA-MB-231分别为40、60 μV；可溶性肽1竞争完全消除信号，库噬菌体不能。血液中无肿瘤细胞时无显著电压变化，肽结合MDA-MB-231比Jurkat淋巴细胞高100倍，可在转移细胞浓度比白细胞低10^5倍时检测100个/ml转移细胞。作者认为其无标记、实时，优于RT-PCR，具多路检测潜力。
传感器的构成
- 基底/换能器：LAPS芯片（light-addressable potentiometric sensor, LAPS），光寻址半导体光电导换能器，将表面电荷变化转换为电压信号。
- 表面化学修饰层：醛基终止表面（aldehyde-terminated surface），提供与噬菌体表面氨基发生共价反应的固定位点。
- 识别元件：噬菌体展示肽（phage-peptide，如peptide 1），特异性识别并结合转移癌细胞表面抗原。
- 封闭层：牛血清白蛋白（BSA），封闭未反应醛基，降低非特异性结合。
- 样品腔：微腔（microchamber），容纳细胞悬液或血液样品，使目标细胞与芯片表面接触。
- 信号读出：锁相放大器（Lock-in Amplifier SR830）配合调制激光（75 kHz）和偏压（+1 V），记录输出电压变化。
中文摘要
转移细胞的早期检测对诊断肿瘤转移和评估抗癌治疗反应具有重要临床意义。本研究采用差异噬菌体展示技术，以高转移性结肠癌细胞SW620为靶细胞、低转移性SW480为对照，从12肽噬菌体库中筛选获得4个转移相关噬菌体肽。ELISA和生物传感器实验验证了这些肽与转移细胞的结合特异性：所选噬菌体肽不仅结合筛选靶细胞SW620，还能捕获高转移性乳腺癌细胞MDA-MB-231和MDA-MB-435，而对非转移性细胞T47D和MCF7结合极弱。将噬菌体肽共价修饰于光寻址电位传感器（LAPS）表面后，可区分转移细胞与非转移细胞，并在血液样品中检测低至100个/ml的转移细胞。该噬菌体肽修饰LAPS有望发展为辅助癌症转移诊断和治疗的新型无创检测平台。
英文摘要
Detection of metastatic cells is clinically demanded to diagnose metastasis in the early stage and access the therapeutic response to anticancer drugs. We applied phage display technology to cultured cells with different metastasis potentials and obtained four metastasis-associated peptides. The association between peptides and metastatic cells was validated by ELISA as well as biosensor studies. The selected phage-peptides not only bound SW620, the metastatic cell against which the peptides were screened, but were also able to capture breast cancer cells of high metastasis. The phage-peptide-modified LAPS (light-addressable potentiometric sensor) was able to distinguish metastatic cells from non-metastatic cells and detect as few as 100 metastatic cells per ml of blood. Thus LAPS modified with specific phage-peptides may be developed to provide a new diagnostic approach that can aid the treatment of cancer.