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
转铁蛋白（transferrin, Tf）；PBS缓冲液（模拟血清/临床样品基质）
检测原理
该传感器基于波长调制SPR：金膜表面固定SPA和抗转铁蛋白抗体，转铁蛋白与抗体特异性结合后，界面质量与局部折射率增加，导致SPR共振波长发生位移，位移量随Tf浓度升高而增大。双连接子法中，MEA通过硫醇-金键自组装于金膜，SPA作为第二连接子结合抗体Fc段，使传感膜更厚并引起共振波长红移；由于长波长处SPR灵敏度更高，因而降低检测下限。胶体金增强法中，MPA经EDC/NHS活化后与MEA偶联，10 nm胶体金固定于MEA表面；胶体金的局域表面等离子体与金膜传播等离子体耦合，并因较大体积改变局部折射率，使共振波长大幅红移，从而放大抗体-抗原结合信号。最终通过光谱仪实时读取共振波长变化实现定量。
检测灵敏度
响应范围: 直接免疫法 1–20 μg/mL；双连接子法 0.1–20 μg/mL；胶体金增强法 0.05–20 μg/mL；20 μg/mL共振波长位移: 直接2.30 nm、双连接子3.79 nm、胶体金5.35 nm；0.1 μg/mL双连接子位移0.47 nm。
效应效果
该方法无需标记，可实时监测抗体-抗原结合，具有SPR固有的高选择性和低背景。SPA特异性结合抗体Fc段，避免占据抗原结合位点，BSA封闭非特异性吸附。与直接免疫法相比，双连接子法最低检测浓度降低10倍，胶体金增强法再降低2倍，较直接法降低20倍；20 μg/mL转铁蛋白的共振波长位移由直接法的2.30 nm提高到双连接子法3.79 nm和胶体金法5.35 nm。0.1 μg/mL时直接法无法检测，而双连接子法仍有0.47 nm位移；0.05 μg/mL时胶体金法仍可产生可辨变化。作者认为胶体金增强和双连接子策略在波长调制SPR免疫分析中具有显著应用潜力。
传感器的构成
- 基底/换能器：真空沉积金膜（Au film, 50–60 nm）于棱镜表面，作为SPR换能基底
- 第一自组装层：3-巯基丙酸（MPA）通过硫醇-金键自组装于金膜，提供羧基；双连接子法中为2-巯基乙胺（MEA）直接自组装
- 活化/偶联层：EDC/NHS活化MPA羧基，与2-巯基乙胺（MEA）氨基偶联，形成可结合胶体金的表面
- 纳米增强层：10 nm胶体金（colloidal Au）固定于MEA修饰表面，通过局域表面等离子耦合增强SPR信号
- 识别连接层：金黄色葡萄球菌蛋白A（SPA）结合抗体Fc区，实现抗体定向固定
- 识别元件：抗转铁蛋白抗体（anti-transferrin）特异性识别转铁蛋白
- 封闭层：牛血清白蛋白（BSA）封闭非特异性吸附位点
- 信号读出：波长调制SPR光谱仪监测共振波长位移
中文摘要
本文报道了一种基于胶体金纳米粒子和双连接子传感膜增强的波长调制表面等离子共振（SPR）生物传感器，用于检测转铁蛋白。采用传统胺偶联法将2-巯基乙胺（MEA）固定于传感器表面，并研究了胶体金纳米粒子与MEA之间的相互作用。利用金黄色葡萄球菌蛋白A（SPA）在传感器表面固定抗转铁蛋白抗体，从而实时监测抗体与抗原的相互作用。直接免疫法、双连接子法和胶体金增强法分别在1–20、0.1–20和0.05–20 μg/mL浓度范围内获得良好响应。结果表明，上述方法可显著提高波长调制SPR生物传感器的灵敏度，为SPR免疫分析提供了有效的信号增强策略。
英文摘要
Wavelength modulation surface plasmon resonance biosensors (SPR) using colloidal Au nanoparticles and double-linker sensing membrane enhancement are reported for determination of transferrin. The 2-mercaptoethylamine (MEA) was immobilized on the biosensor surface with traditional amine coupling method. The interaction between colloidal Au nanoparticles and MEA was investigated. The anti-transferrin was immobilized on the biosensor surface prepared with staphylococcal protein A (SPA). The interaction of the antibody and antigen was monitored in real time. The good response was obtained in the concentration range 1-20, 0.1-20 and 0.05-20 microg/mL for directly immune assay, double-linker assay and colloidal Au-amplified assay. The result clearly demonstrates that these methods may obtain significantly enhancement of sensitivity for the wavelength modulation SPR biosensor.