组成图示
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传感器类型
荧光生物传感器
检测对象
H9 流感 A 病毒（H9 influenza A virus，H9A）；样品基质：病毒悬液/Tricine 缓冲液或 ATP 合成缓冲液。
检测原理
该传感器以固定在 F0F1-ATPase 上的 H9 流感 A 病毒抗体作为识别元件。当 H9A 病毒与抗体结合后，识别事件通过 β 亚基-生物素-链霉亲和素-生物素偶联系统传递至 F0F1-ATPase，使其 ATP 合成/质子泵活性产生可检测响应。F0F1-ATPase 利用 ADP 和无机磷酸（Pi）合成 ATP，同时驱动质子跨膜转运，改变染色质体囊泡内部 pH。囊泡内膜标记的 pH 敏感荧光探针 F1300 的荧光强度随 pH 升高而增强，因此目标病毒结合后荧光增幅更大；H9A 组 6 min 荧光增幅近 3 倍，阴性或 H5N1 对照不足 1.5 倍。荧光显微镜和 CCD 相机记录 485 nm 激发、538 nm 发射的荧光变化，实现信号读出。该体系依靠分子马达催化反应和荧光探针转换产生信号，未使用 HCR、RCA 或 CRISPR-Cas 等核酸放大策略。
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
该纳米阵列生物传感器表现出良好选择性与抗干扰能力：H9A 病毒孵育后，6 min 时各点荧光强度较初始增加近 3 倍；未加病毒或 H5N1 对照仅增加不到 1.5 倍，说明 H9 抗体捕获单元能特异性识别目标。图案特征尺寸平均 130 nm，每个点数学上不超过 10 个 F0F1-ATPase，单点荧光强度约 68，低于理论最大 180，表明阵列中马达数量少且信噪比显著。ATP 合成荧光平台出现时间在不同底物量下随机为 6–8 min，未报告 RSD、稳定性、回收率或与 ELISA/HPLC/qPCR 的对比。作者认为该纳米阵列可发展为高通量、高灵敏生物检测工具，并促进 F0F1-ATPase 在微纳系统和生物医学检测中的应用。
传感器的构成
- 基底/换能器：玻璃上 4 nm 金膜（Au on glass），提供 DPN 图案化表面并透光用于荧光成像
- 纳米图案化层：16-巯基十六酸（MHA）自组装单层（SAM）纳米点，由 DPN 沉积，提供羧基端用于后续偶联
- 钝化/封闭层：十八烷硫醇（ODT）自组装单层覆盖周围金面，并用 5% 牛血清白蛋白（BSA）封闭，抑制非特异吸附
- 桥接偶联层：NHS/EDAC 活化 MHA 羧基后连接生物素-肼（biotin-hydrazide）和链霉亲和素（streptavidin），形成生物素-链霉亲和素-生物素桥
- 识别元件：H9 流感 A 病毒抗体（H9 influenza A antibody），通过 β-subunit antibody-biotin-streptavidin-biotin 系统连接到 F0F1-ATPase β 亚基，作为捕获单元
- 换能元件：红螺菌染色质体（chromatophore）内 F0F1-ATPase，催化 ADP 和 Pi 合成 ATP 并泵送质子，引起囊泡内 pH 变化
- 信号标记物：F1300（fluorescein reference standard, F1300）pH 敏感荧光探针，标记于染色质体内膜，荧光强度随 pH 升高而增加
中文摘要
蘸笔纳米光刻（DPN）是制备多种材料纳米图案的常用技术。F0F1-ATPase 是一种纳米级旋转分子马达，可用作生物传感器或微纳系统中的理想马达器件。本文利用 DPN 在金表面制备位于染色质体（chromatophore）内的 F0F1-ATPase 纳米阵列。所制备图案的特征尺寸平均为 130 nm，从数学上估计每个点内不超过 10 个 F0F1-ATPase。通过标记 F1300 的荧光变化证明了图案化 F0F1-ATPase 的 ATP 合成生物活性。随后，将图案化 F0F1-ATPase 纳米阵列进一步构建为生物传感器，用于检测 H9 流感 A 病毒。结果表明，该生物传感器阵列具有显著的信噪比和优异的特异性。此类传感器阵列未来可用于高通量、高灵敏检测。同时，对 F0F1-ATPase 进行具有指定尺寸、位置和生物活性的精确图案化，将加速其在多个领域的应用。
英文摘要
Dip-pen nanolithography (DPN) is a widely used technique to create nanoscopic patterns of many different materials. F(0)F(1) -ATPase is a nanoscale rotary molecular motor, and could be used as a biosensor or an ideal motor device in a micro-/nanosystem. In this paper, the DPN technique was used to create nanoarrays of F(0)F(1) -ATPase within chromatophore on a gold surface. The feature size of our F(0)F(1) -ATPase patterns was an average of 130 nm, and mathematically, there were no more than ten F(0)F(1) -ATPases in each dot. The biological activity of patterned F(0)F(1) -ATPase was demonstrated by its adenosine triphosphate synthesis, which was indicated by the fluorescence change of labeled F1300. The patterned F(0)F(1) -ATPase nanoarrays were further constructed as biosensors to detect H9 influenza A virus. The results showed that the biosensor arrays had a remarkable S/N ratio and excellent specificity. This type of biosensor arrays can be further used in high-throughput, high-sensitive detection in future. Meanwhile, the precise patterning of F(0)F(1) -ATPase with desired size, position, and biological activity would accelerate its application in many fields.