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
蓖麻毒素（ricin, RCA60）；样品基质：10 mM HEPES（pH 7.5）含150 mM NaCl缓冲液（模拟现场样本）
检测原理
蓖麻毒素的B链具有两个糖结合位点，可识别宿主细胞表面含β-D-半乳糖（β-Gal）或β-D-N-乙酰半乳糖胺（β-GalNAc）的寡糖。本方法将含硫辛酸锚基的合成β-乳糖基/β-半乳糖基神经酰胺类似物通过自组装单分子层固定于Au表面，形成糖探针芯片。当ricin流过芯片时，其B链与表面糖探针特异性结合，使界面质量/折射率增加，SPR系统以无标记方式记录共振单位（RU）变化，响应随ricin浓度升高而增大。视觉检测中，ricin同时结合多个糖修饰Au纳米颗粒，利用双价/多价结合交联颗粒，引起胶体聚集和等离子体共振峰红移，颜色由红变紫并逐渐褪色，聚集程度与浓度相关。
检测灵敏度
LOD: 10 pg/mL（SPR，5 min）；视觉检测: 3.3 μg/mL（10 min）、1.7 μg/mL（30 min）
效应效果
SPR糖芯片对ricin具有高度选择性：ricin主要高亲和结合β-乳糖基芯片（compound 1，Ka=1.5×10^9 M^-1），而凝集素RCA120同时结合乳糖基和半乳糖基芯片，可用两种芯片区分；其他植物凝集素及BSA、β-球蛋白结合很弱。竞争性抑制实验显示乳糖共聚物可剂量依赖抑制SPR响应。SPR在5 min内检测10 pg/mL ricin，优于文献ELISA（1–10 ng/mL）和抗ricin抗体手持SPR（200 ng/mL）。糖修饰Au纳米颗粒在室温稳定至少2年，ricin引起聚集且可被过量乳糖逆转，10 min内可检测3.3 μg/mL、30 min内1.7 μg/mL，无需特殊设备，适合作为现场Yes/No型生物传感器。
传感器的构成
- 基底/换能器：Au表面SPR芯片（BIAcore 2000/T-100），提供表面等离子共振检测界面
- 修饰层：含硫辛酸（lipoic acid）锚基的合成糖探针经自组装单分子层（SAM）固定于Au表面，形成糖芯片
- 识别元件：β-乳糖基神经酰胺类似物（compound 1）、β-半乳糖基神经酰胺类似物（compound 3）等合成糖探针，特异性识别ricin B链糖结合位点
- 信号元件：SPR无标记折射率变化；糖修饰Au纳米颗粒（约20 nm）作为比色/聚集信号载体
中文摘要
由于蓖麻毒素（ricin）来自蓖麻植物，毒性极强，曾被用于生物恐怖和可疑白色粉末事件，亟需快速可靠的反恐检测方法。本文基于蓖麻毒素B链可识别细胞表面含β-D-半乳糖或β-D-N-乙酰半乳糖胺残基的寡糖这一机制，开发了以合成β-乳糖基和β-D-半乳糖基神经酰胺类似物为配体的糖探针检测法。含硫辛酸锚基的糖探针通过化学或化学酶法合成，并借助自组装单分子层技术固定在传感器芯片上。利用表面等离子共振（SPR）分析，该碳水化合物探针可在5 min内高灵敏、简便地检测蓖麻毒素，最低检测量为10 pg/mL，成为目前检测该毒素的最佳基准方法。此外，作者还建立了视觉监测方法，利用糖修饰金纳米颗粒区分蓖麻毒素与其他蛋白，判断时间约10–30 min。
英文摘要
Because of the illegal use of highly toxic ricin from the castor-oil plant, Ricinus communis, in bioterrorism and suspected white powder cases, anti-terrorism measures for the toxin are urgently required. Here we demonstrate a facile and sensitive detection method using synthetic analogues of beta-lactosyl- and beta-d-galactosyl ceramides as the ligands based on the fact that ricin binds cell-surface oligosaccharides. Sugar-probes having lipoic acids as anchor functions were synthesized via either a chemical or chemoenzymatic way and were immobilized on the sensor chips by a self-assembled monolayer technique. Surface plasmon resonance (SPR) analysis using these carbohydrate probes allowed us to detect the toxin in a highly sensitive and facile manner (10 pg/mL, 5 min), being the best benchmark as a method for detecting the toxin. In addition, a visual monitoring method was developed, in which sugar-coated Au nanoparticles were utilized for discriminating ricin from other proteins in a facile manner, taking 10-30 min for judgment.