组成图示
示意图生成中
传感器类型
表面等离子共振(SPR)生物传感器
检测对象
破伤风毒素（tetanus toxin, TeNT）；样品基质：PBS缓冲液（pH 7.4）稀释的毒素溶液
检测原理
该传感器采用固定入射角的波长调制SPR构型。卤素灯发出的多色光经偏振器成为TM偏振光，经棱镜和约50 nm金膜后，在金/溶液界面激发表面等离子体，反射光谱出现窄谷。金表面先自组装3-巯基丙酸（MPA），再用EDC/NHS活化其末端羧基，共价固定破伤风抗毒素。当破伤风毒素（TeNT）流经表面时，与抗毒素特异性结合，使界面质量与局部折射率增加，导致共振波长发生红移。结合量随TeNT浓度升高而增加，Δλ随之增大；PBS冲洗或酸性再生液解离复合物后信号回落。方法无需标记，直接以SPR波长偏移定量。
检测灵敏度
LOD: 0.028 Lf ml−1；线性范围: 0.028–0.085 Lf ml−1
效应效果
在PBS缓冲液（pH 7.4）、25 ℃、40 min条件下，传感器对TeNT的检测范围为0.028–0.085 Lf ml−1，最低可检测0.028 Lf ml−1。MPA自组装5 min内达到总偏移的99%，最大Δλ为11.56 nm；EDC/NHS活化最大Δλ为39.33 nm，PBS清洗后为1.44 nm；抗毒素固定最大Δλ为16.34 nm，PBS洗涤后几乎无变化，表明固定层稳定。0.3 mol L−1柠檬酸缓冲液（pH 2.7）冲洗10 min可解吸复合物并使表面恢复至MPA状态，传感器可重复使用。作者认为相比ELISA、ToBi和Vero细胞法，SPR无需标记、实时、低样品消耗且灵敏度较高。
传感器的构成
- 基底/换能器：光学棱镜与约50 nm金膜（Au），用于耦合光路并激发表面等离子体
- 自组装修饰层：3-巯基丙酸（MPA）自组装单分子层，通过S–Au键结合金表面并提供末端羧基
- 活化偶联层：EDC/NHS混合液活化MPA羧基，形成可共价偶联抗体的酰基化表面
- 识别元件：破伤风抗毒素（tetanus antitoxin）固定于活化MPA表面，特异性结合破伤风毒素
- 信号读出：波长调制SPR光谱仪与1024像素CCD线性阵列检测器，测量400–800 nm反射光强并输出共振波长偏移
- 再生/清洗液：PBS缓冲液（pH 7.4）清洗非特异吸附；0.3 mol L−1柠檬酸缓冲液（pH 2.7）解吸复合物并恢复MPA表面
中文摘要
表面等离子共振（SPR）已成功用于多种生物分子的简单、快速、无标记检测。本文报道一种新型波长调制SPR生物传感器用于检测破伤风毒素（TeNT）。该传感器固定入射角，同时测量400–800 nm共振波长范围内的反射光强，以共振波长偏移反映界面折射率变化。TeNT是已知最强毒素之一，以150 kDa单多肽链形式合成，由100 kDa重链和50 kDa轻链经二硫键连接。实验在3-巯基丙酸（MPA）自组装金膜表面通过EDC/NHS胺偶联固定破伤风抗毒素，再注入不同浓度破伤风毒素，实时监测结合与解离。传感器可直接检测低至0.028 Lf ml−1的TeNT，具有良好重现性、灵敏度和可逆性，表明波长调制SPR可用于生物分子相互作用检测。
英文摘要
Surface plasmon resonance (SPR) has been successfully applied for the simple, rapid, and label-free assay of various biomolecules. This assay evaluates a novel wavelength modulation SPR biosensor for the detection of tetanus toxin. The wavelength modulation SPR biosensor is designed based on fixing the incident angle of light and measuring the reflected intensities in the resonance wavelength range spanning 400-800nm simultaneously. Tetanus toxin (TeNT), one of the most potent toxins known, is synthesized as a 150kDa single polypeptide chain. The SPR biosensor has been shown to be capable of directly detecting concentration of tetanus toxin as low as 0.028Lfml(-1). Under selected experimental conditions, the SPR biosensor has a good reproducibility, sensitivity and reversibility. The results illustrate how wavelength modulation SPR biosensor can be used to detect biomolecular interactions.