组成图示
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传感器类型
其他（椭偏术生物传感器）
检测对象
人血脂蛋白（VLDL/IDL/LDL/oxLDL）、Ca2+ 诱导的动脉粥样硬化纳米斑块形成；样品基质：Krebs 血液替代液（含患者血浆脂蛋白）
检测原理
疏水甲基化二氧化硅表面通过自组装形成蛋白肝素硫酸盐（HS-PG）单分子层，其糖胺聚糖链带负电荷伸入溶液，模拟内皮细胞膜和细胞外基质中的脂蛋白受体。将患者血浆 VLDL/IDL/LDL 以天然浓度加入 Krebs 血液替代液后，脂蛋白正电荷或氧化修饰位点与 GAG 链结合；Ca2+ 作为桥联离子促进蛋白聚糖、脂蛋白和钙形成三元纳米斑块复合物。复合物在表面沉积使吸附层平均厚度和折射率改变，进而改变 532 nm 激光椭偏仪测得的相位差 Δ 和振幅比 Ψ。通过四层光学模型计算吸附量与层厚，信号随脂蛋白致动脉粥样硬化能力及 Ca2+ 浓度增加而增强；氧化脂蛋白可破坏 HS-PG 结合位点并引起脱附与散射增加，体现高界面敏感性。
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数值。
效应效果
椭偏术作为物理化学生物传感器程序，作者称误差最多约5%。在11名代谢综合征患者中，银杏提取物 EGb 761（2×120 mg/d，2个月）使纳米斑块形成吸附量由2.18±0.11降至1.87±0.04 mg/m2（p<0.0077，降低14.3%），层厚由33.89±2.34降至25.95±1.86 nm（p<0.0004，降低23.4%）。其他心血管药物试验中，2.5 mmol/L Ca2+下纳米斑块形成和大小平均相对降低10–60%和20–80%。一名患者 oxLDL/LDL 为71.2 U/g，高于均值19.0%，银杏后降低40.2%；模式分析显示 Lp(a) 降低26.3%，且 bilobalide、8-iso-PGF2α、MPO 与 oxLDL/LDL 变化显著相关。作者认为该体系可用于早期动脉粥样硬化风险分层、心脑血管事件预测、治疗决策和预防干预。
传感器的构成
- 基底：氧化硅/硅（Si/SiO2）基底，提供椭偏术光学换能表面
- 修饰层：甲基化疏水二氧化硅（methylated silica），形成疏水界面并固定蛋白聚糖
- 识别元件：蛋白肝素硫酸盐（proteoheparan sulfate, HS-PG）单分子层，模拟内皮细胞膜/细胞外基质，作为脂蛋白受体
- 信号标记物：无外源标记，患者血浆脂蛋白（VLDL/IDL/LDL/oxLDL）与 Ca2+ 形成纳米斑块，改变吸附层厚度与折射率
- 样品介质：Krebs 血液替代液，模拟血浆离子环境并控制 Ca2+ 浓度
- 读出装置：Optrel Multiskop 椭偏仪（532 nm），测量 Δ/Ψ 并计算吸附量/层厚
中文摘要
以蛋白肝素硫酸盐（proteoheparan sulfate, HS-PG）涂覆的疏水二氧化硅表面作为脂蛋白受体，可借助激光椭偏术追踪 Ca2+ 驱动的动脉粥样硬化纳米斑块形成。来自人血的任意脂蛋白均可被高灵敏度检测其致动脉粥样硬化特性。同一血样还可测定一系列相互作用生物标志物的浓度与活性，通过模式分析评估心血管疾病健康状态。这两个相互关联且互补的生物传感器使前瞻性心脑血管血管风险分层成为可能，尤其可评估潜在动脉粥样硬化疾病的后果。基于这些诊断工具，可为患者制定优化治疗决策，并为尚健康者采取必要预防措施。该研究将纳米技术生物传感器椭偏术与氧化应激、炎症和斑块稳定性标志物模式分析结合，用于评估动脉粥样硬化风险谱。
英文摘要
A proteoheparan sulfate coated, hydrophobic silica surface serves as lipoprotein receptor at which the Ca(2+)-driven arteriosclerotic nanoplaque formation can be pursued by laser-based ellipsometry. Any lipoprotein from human blood can be very sensitively tested for its atherogenic properties. From the same blood sample, it is possible to determine the concentration and activity of a series of interacting biomarker molecules which, through a pattern analysis, allow to assess the state of health with respect to cardiovascular diseases. These two interlinked and complementary biosensors make a prospective cardio-cerebro-vascular risk stratification feasible, especially the sequelae of an underlying arteriosclerotic disease. Based on these diagnostic tools, an optimized therapy decision for the patient can be taken and the necessary preventive measures for the still healthy person.