组成图示
示意图生成中
传感器类型
其他（纳米多孔硅白光干涉生物传感器）
检测对象
生物素化牛血清白蛋白（biotinylated BSA, bBSA）、抗人IgG（anti-human IgG）（用于蛋白-蛋白相互作用检测）；样品基质：PBS缓冲液、10%去脂大鼠血浆、含5% DMSO或2% DMF样品、细胞培养基
检测原理
该传感器以纳米多孔硅（npSi）为换能基底。受体蛋白通过EDC/S-NHS羧基活化或苯甲醛-肼键共价固定于多孔硅表面。当目标配体与表面受体结合时，多孔硅/流体界面的折射率发生变化，导致反射白光干涉光谱发生波长偏移。仪器将该偏移计算为光程差（OPD）变化，OPD与表面结合蛋白质量近似成正比，因此可实时记录结合、解离和平衡过程。配体浓度越高，结合质量越大，OPD响应越大。平台无需荧光或发光标记，依靠多孔硅的高比表面积和干涉放大效应提高质量灵敏度，并可在缓冲液、血浆及含DMSO/DMF样品中保持低非特异结合。
检测灵敏度
LOD: 100 ng/mL（人IgG/抗人IgG，SKi Pro）；SPR LOD: 1 μg/mL（Biacore 3000）
效应效果
平台在10%去脂大鼠血浆中未观察到显著非特异结合；20%和40%血浆仅出现短暂低度非特异信号，且表面仍保持特异结合能力。5% DMSO和2% DMF不影响参考蛋白结合。样品与参考流池对HyNic标记链霉亲和素的固定化速率和量一致，表明通道和芯片间一致性良好。与人IgG/抗人IgG体系相比，SKi Pro纳米多孔硅干涉平台检出限为100 ng/mL，而Biacore 3000 SPR平台为1 μg/mL；两者on-rate相近，但血浆对SPR on-rate影响更明显，npSi平台KD更低且受复杂混合物干扰较小。作者认为该平台可用于蛋白诊断、自身免疫抗体检测、过敏原筛查和小分子相互作用筛选。
传感器的构成
- 基底/换能器：纳米多孔硅（nano-porous silicon, npSi）芯片，多孔硅/体硅界面产生白光干涉，折射率变化转为OPD信号
- 表面功能化层：羧基功能化纳米多孔硅（carboxyl-functionalized npSi）或苯甲醛功能化纳米多孔硅（benzaldehyde-functionalized npSi），提供受体固定化位点
- 活化/交联层：EDC（1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide）和S-NHS（N-hydroxysulfosuccinimide）活化羧基形成NHS酯；或HyNic（succinimidyl 6-hydrazinonicotinate acetone hydrazone）引入肼基后与苯甲醛形成腙键
- 识别元件：链霉亲和素（streptavidin, SA）或人IgG（human IgG）等受体蛋白，固定于表面用于捕获目标配体
- 结合配体/无标记信号源：生物素化牛血清白蛋白（biotinylated BSA, bBSA）或抗人IgG（anti-human IgG），结合后增加表面质量并产生OPD变化
- 封闭/平衡层：1 M乙醇胺（ethanolamine）用于EDC/S-NHS表面封闭，PBS/结合缓冲液用于洗涤与平衡
- 流动池/样品环境：样品与参考流动池，引入PBS缓冲液、10%去脂大鼠血浆、含5% DMSO或2% DMF样品、细胞培养基
- 读出系统：白光干涉仪/分光光栅/光电探测器（Silicon Kinetics Ski Pro），测量OPD shift
中文摘要
本文报道了一种基于纳米多孔硅（nano-porous silicon, npSi）表面与白光干涉技术相结合的无标记生物传感器平台，用于实时监测生物分子相互作用。该平台通过检测蛋白结合引起的多孔硅/流体界面折射率变化，将光谱波长偏移转换为光程差（OPD）信号，OPD变化与表面结合蛋白质量成正比，因此可用于蛋白-蛋白和蛋白-DNA相互作用的定量分析。纳米多孔硅表面可分别采用EDC/S-NHS羧基活化化学或苯甲醛-肼生物偶联化学进行功能化，以固定链霉亲和素、免疫球蛋白等受体蛋白。作者以链霉亲和素-生物素化BSA和人IgG-抗人IgG体系验证了平台在缓冲液、复杂蛋白混合物以及含DMSO或DMF的样品中的适用性。结果表明，该平台具有低非特异结合、良好稳定性和对复杂样品（如血浆）的兼容性，可用于系统生物学、蛋白诊断和药物筛选。
英文摘要
BACKGROUND: We describe a biosensor platform for monitoring molecular interactions that is based on the combination of a defined nano-porous silicon surface, coupled to light interferometry. This platform allows the label-free detection of protein-protein and protein-DNA interactions in defined, as well as complex protein mixtures. The silicon surface can be functionalized to be compatible with traditional carboxyl immobilization chemistries, as well as with aldehyde-hydrazine bioconjugation chemistries.
RESULTS: We demonstrate the utility of the new platform in measuring protein-protein interactions of purified products in buffer, in complex mixtures, and in the presence of different organic solvent spikes, such as DMSO and DMF, as these are commonly used in screening chemical compound libraries.
CONCLUSION: Nano-porous silicon, when combined with white light interferometry, is a powerful technique for the measurement of protein-protein interactions. In addition to studying the binary interactions of biomolecules in clean buffer systems, the newly developed surfaces are also suited for studying interactions in complex samples, such as plasma.