组成图示
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传感器类型
场效应晶体管(FET)生物传感器
检测对象
麦芽糖（maltose）；样品基质：10 mM PBS缓冲液（pH 7.4）
检测原理
His6-MBP通过Ni(II)/NTA-Ni(II)亲和层定向固定于ISFET栅区。在10 mM PBS(pH 7.4)中，MBP等电点为5.07，整体带负电，固定后使栅区负电荷增加，漏极电流下降。加入麦芽糖后，MBP与麦芽糖特异性结合，由开放构象转为闭合构象，两个结构域发生铰链扭转并相互靠近，使生物层有效面积Abio减小、传感面与蛋白距离dbio增大，Cbio=εbioA/dbio下降；同时正电荷区（氨基酸76–103）远离表面，局部电场减弱。栅电容由Cox、Cchem和Cbio串联决定，总电容下降，IDS=1/2 μnC W/L(VGS-VTH)^2下降。葡萄糖不诱导闭合，无电流下降。
检测灵敏度
原文未报告LOD、线性范围、灵敏度斜率或相关系数；仅报告电流响应：加入His6-MBP后漏极电流下降约2.617 μA，加入麦芽糖后平均下降约1.175 μA。
效应效果
该传感器在PBS中实时监测，加入His6-MBP后漏极电流下降约2.617 μA，加入100 mg/ml麦芽糖后平均再下降约1.175 μA；100 mg/ml葡萄糖对照无电流下降，无MBP时麦芽糖也无响应，表明响应来自MBP-麦芽糖特异性结合而非底物直接干扰。AFM显示NTA-Ni(II)表面His6-MBP平均覆盖71.4%，仅Ni(II)表面59.7%，未修饰表面7.5%，说明亲和固定有效且非特异结合较低。论文未报告RSD、稳定性、实际样品回收率或与ELISA/HPLC/qPCR对比。作者认为ISFET能以最小硅面积、基于电荷电容测量高保真监测蛋白构象变化，为构象变化蛋白检测提供新平台。
传感器的构成
- 基底/换能器：p型(100)硅绝缘体上硅(SOI)衬底，含150 nm顶层硅和400 nm埋氧(BOX)层，n++源/漏、30 nm栅氧化层(SiO2)、铝(Al)金属化及Si3N4钝化层，栅区开窗作为传感层
- 表面化学修饰层：3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTS)与NHS活性酯化反应，活化ISFET表面
- 亲和固定层：50 mM氯化镍(II)形成的Ni(II)/NTA-Ni(II)层，通过镍-组氨酸亲和作用定向固定His6-MBP
- 识别元件：His6-MBP（麦芽糖结合蛋白，maltose binding protein），作为模型蛋白结合麦芽糖并发生构象变化
- 被测物：麦芽糖（maltose），诱导MBP由开放构象转为闭合构象
- 信号标记物：无外源标记，MBP自身表面电荷与构象变化作为信号源
- 测量介质与读出：10 mM PBS缓冲液(pH 7.4)及自制测量池，KEITHLEY 4200半导体参数分析仪读取漏极电流(IDS)
中文摘要
本文报道一种离子敏感场效应晶体管（ISFET）生物传感器，用于直接监测麦芽糖结合蛋白（MBP）在麦芽糖刺激下发生结构改变时的表面电荷变化。该研究首次将场效应晶体管（FET）生物传感器应用于构象变化蛋白的监测。传感器基于电荷依赖的电容测量原理，在麦芽糖存在时观察到漏极电流显著下降，而葡萄糖对照未出现相应响应，表明目标蛋白的底物特异性构象性质可被成功监测。结果表明，ISFET可作为高保真系统检测麦芽糖诱导的MBP结构变化，为利用最小硅面积、基于电荷电容测量的生物传感器设计提供了新方案。
英文摘要
Here we describe an ion sensitive field effect transistor (ISFET) biosensor, which was designed to monitor directly the surface charge of structurally altered maltose binding protein (MBP) upon stimulation with maltose. This study is the first report of the application of a FET biosensor to the monitoring of conformationally changed proteins. Consequently, a significant drop in current on the basis of the charge-dependent capacitance measurement has been clearly observed in response to maltose, but not for the glucose control, thereby indicating that the substrate-specific conformational properties of the target protein could be successfully monitored using the ISFET. Collectively, our results clearly suggest that ISFET provide a high fidelity system for the detection of maltose-induced structural alterations in MBP.