组成图示
示意图生成中
传感器类型
荧光生物传感器
检测对象
卵白蛋白（ovalbumin）、金黄色葡萄球菌肠毒素B（staphylococcal enterotoxin B, SEB）；样品基质：未具体说明的复杂样品基质（演示为含SEB和卵白蛋白的溶液样品）
检测原理
平面光波导中635 nm激光全内反射产生倏逝场，激发表面附近荧光标记物。玻片表面经硅烷化和NeutrAvidin固定生物素化捕获抗体，形成多通道阵列。样品流过时，SEB或卵白蛋白被对应捕获抗体特异性结合；随后加入荧光标记检测抗体（Cy5抗SEB、AlexaFluor 647抗卵白蛋白）形成夹心复合物，或Cy5鸡IgY与抗鸡IgY捕获抗体直接结合作为阳性对照。未结合荧光物被缓冲液洗去。CCD相机90°采集荧光图像，各点位置对应靶标，荧光强度扣除背景后随靶标浓度增加而增加，从而实现多靶标同时检测和定量。近红外荧光减少样品自发荧光干扰。
检测灵敏度
LOD: 10 ng/ml（SEB）、25 pg/ml（ovalbumin）
效应效果
自动化系统可在约15 min内完成多通道夹心免疫检测。三片重复玻片上SEB和卵白蛋白各浓度荧光标准差分别为1600–2100和1900–2100，平均约2000荧光单位，测量范围0–37000荧光单位，±2000单位误差被认为良好。片间变异平均为SEB 900、卵白蛋白1800荧光单位，较非自动化版本明显降低，说明阵列制备、定位和检测重现性提高。图案化玻片可4 ℃保存17周而活性无明显损失。反射包层可消除PDMS界面散射，保证可靠成像。作者认为该便携自动化传感器适用于国土安全、食品安全、农业监测和临床诊断等现场多靶标检测。
传感器的构成
- 基底/换能器：标准钠钙玻璃显微镜载玻片（soda-lime microscope slide）作为平面光波导，635 nm激光激发产生倏逝场
- 反射包层：银基光学包层（silver-based optical cladding, Opticoat Protected Silver）图案化覆盖PDMS流道接触区，防止激发光泄漏和散射
- 硅烷化修饰层：3-巯基丙基三甲氧基硅烷（3-mercaptopropyl trimethoxysilane）与N-(马来酰亚胺丁氧基)琥珀酰亚胺酯处理玻片，提供共价固定位点
- 生物素结合蛋白层：NeutrAvidin生物素结合蛋白（33 μg/mL）共价固定，用于捕获生物素化抗体
- 识别元件：生物素化兔抗SEB IgG（biotinylated rabbit anti-SEB IgG）和生物素化兔抗卵白蛋白抗体（biotinylated rabbit anti-ovalbumin）经PDMS模板图案化固定，形成捕获阵列
- 对照识别元件：生物素化兔抗鸡IgY（biotinylated rabbit anti-chicken IgY）固定为阳性对照捕获位点
- 封闭剂：牛血清白蛋白（BSA, 10 mg/mL）封闭非特异结合位点，PBS含0.05% Tween 20和1 mg/mL BSA洗涤
- 流道密封层：PDMS六通道流道垫片（polydimethylsiloxane, PDMS）形成六个样品流道并密封玻片，实现自动进样和洗涤
- 信号标记物：Cy5标记兔抗SEB（Cy5-rabbit anti-SEB）、AlexaFluor 647标记兔抗卵白蛋白（AlexaFluor 647-rabbit anti-ovalbumin）和Cy5标记鸡IgY（Cy5-chicken IgY）用于夹心或直接检测
中文摘要
本文报道了一种用于现场多靶标检测的便携式自动化阵列生物传感器。该传感器以平面光波导为基底，在其表面以点阵形式固定多种捕获分子，可同时处理多个样品并检测多个目标。此前研究已证明该传感器能在复杂样品基质中快速识别多种靶标。本文重点描述其微型化与自动化改造，包括重新设计流体系统，以提高可靠性并便于一次性部件商业化生产。系统采用635 nm二极管激光激发波导中的荧光标记物，通过90°方向CCD相机采集荧光图像，利用荧光位置识别靶标，利用荧光强度变化进行定量。为验证自动运行能力，作者对同时含有卵白蛋白（ovalbumin）和金黄色葡萄球菌肠毒素B（SEB）的样品进行了自动多通道检测。结果表明，该传感器可在约15 min内完成多样品、多靶标检测，并具备检测和定量能力，适用于国土安全、食品安全、农业监测和临床诊断等现场应用。
英文摘要
The array biosensor employs an array of capture molecules on a planar optical waveguide to interrogate multiple samples simultaneously for multiple targets. In assay development and demonstration studies published previously, we have quantified this biosensor's capability for rapid identification of a wide variety of targets in complex sample media. This paper describes the miniaturization and automation of the array biosensor for portability and on-site use. The fluidics have been redesigned and constructed with reliability and commercial production of disposable components in mind. To demonstrate the automated operation, simultaneous assays were automatically conducted on samples containing both ovalbumin and staphylococcal enterotoxin B. Results demonstrate the capability of the biosensor for detection and quantification.