组成图示
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传感器类型
压电(QCM)生物传感器
检测对象
刀豆蛋白A（Concanavalin A, Con A）；样品基质：50 mM 磷酸盐缓冲液（pH 7.0，含 1 mM Ca2+ 和 1 mM Mn2+）
检测原理
硫醇修饰甘露糖在金 QCM 表面形成自组装单分子层，其甘露糖基团特异性结合 Con A 的甘露糖结合位点。Con A 为四聚体蛋白，具有多个结合位点，与表面甘露糖结合后仍保留剩余位点。随后加入甘露糖稳定 Au NPs，颗粒表面甘露糖与 Con A 剩余位点结合，形成三明治型复合物。Au NPs 质量远大于单个蛋白，使界面质量显著增加。QCM 的共振频率随表面质量增加而下降，Con A 浓度越高，结合质量越大，频率变化越大。该策略利用高质 Au NPs 作为信号放大器，将微弱的凝集素–碳水化合物结合信号放大，提高检测灵敏度。
检测灵敏度
LOD: 1.3 × 10−10 M (S/N = 3)；未放大 LOD: 1.6 × 10−9 M (S/N = 3)；灵敏度: 4.32 Hz/nM（未放大 0.34 Hz/nM）；灵敏度提高约13倍
效应效果
甘露糖 SAM 对 Con A 特异性结合，Ka 约2.24×10^7 M^-1，高于文献 QCM 5.6×10^6 M^-1和 SPR 3.9×10^6 M^-1。无 Con A 时 Au NPs 仅引起1.2 Hz 变化，非特异吸附低；IgG、霍乱毒素干扰可忽略，文中高浓度蛋白响应<5 Hz（原文为6.3 mM Con A）。Au NPs 在磷酸盐缓冲液中稳定。放大后 LOD 1.3×10^-10 M，低于 azido mannose QCM 9.0×10^-8 M和比色法1.9×10^-7 M，灵敏度提高约13倍。作者认为可补充 ELISA，用于多结合位点凝集素分析。
传感器的构成
- 基底/换能器：Au QCM 电极（AT-cut, 9 MHz, Seiko EG&G Co.）：提供石英晶体微天平换能，金表面用于自组装。
- 识别元件：硫醇修饰甘露糖自组装单分子层（thiol-modified mannoside SAM）：特异性识别并结合 Con A 的甘露糖结合位点。
- 信号标记/放大元件：甘露糖稳定金纳米颗粒（mannose-stabilized Au NPs，约8 nm，由 citrate-capped Au NPs 与 thiol-modified mannoside 置换自组装）：结合 Con A 剩余结合位点，增加界面质量并放大频率响应。
- 信号读出：QCM 共振频率变化（Δf）：界面质量增加导致频率下降，用于定量 Con A。
中文摘要
本文报道了一种基于碳水化合物稳定金纳米颗粒信号放大的高灵敏微重力凝集素生物传感器。以刀豆蛋白A（Con A）为模型分析物，将含硫醇基团的甘露糖衍生物在金电极石英晶体微天平（Au QCM）表面自组装形成甘露糖单分子层，用于特异性识别 Con A 的甘露糖结合位点。Con A 结合后，加入由硫醇甘露糖置换柠檬酸而制备的约8 nm 甘露糖稳定金纳米颗粒，使其甘露糖与 Con A 剩余结合位点结合，形成三明治型复合物。由于金纳米颗粒质量较高，界面质量增加被显著放大，QCM 共振频率下降更明显。该方法无需标记，结合常数约2.24×10^7 M^-1，放大后灵敏度约为无放大体系的13倍，检出限由1.6×10^-9 M降至1.3×10^-10 M，可用于多结合位点凝集素的高灵敏检测。
英文摘要
A highly sensitive microgravimetric lectin biosensor has been developed using carbohydrate-stabilized Au nanoparticles as a signal amplifier; mannose-stabilized Au nanoparticles formed a sandwich-type complex with the target Con A specifically bound to a mannose-modified Au QCM electrode to give an amplified frequency response.