组成图示
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传感器类型
压电(QCM)生物传感器
检测对象
抗土拉菌抗体（anti-Francisella tularensis antibodies）；样品基质：小鼠血清（感染/免疫小鼠血清 IMS、正常小鼠血清 NMS、大肠杆菌免疫对照血清 CMS）
检测原理
传感器以共价固定的弗朗西斯菌LVS抗原为识别元件，当小鼠血清流经传感面时，血清中的抗土拉菌抗体与抗原特异性结合；正常或对照血清仅发生少量非特异吸附。结合事件使金电极表面质量增加，压电石英晶体在恒压驱动下共振频率发生偏移，依据Sauerbrey关系，频率变化Δf与吸附质量近似成正比，因此抗体浓度越高，Δf越大。系统以流动池方式连续泵送血清5 min，用振荡器和计数器记录频率变化，并以样品前后缓冲液基线差作为信号。方法为无标记检测，未使用酶或核酸放大；通过血清稀释和硫酸铵沉淀去除杂蛋白/IgM等背景，提高IMS与NMS信号比。
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。
效应效果
该传感器可区分感染小鼠血清（IMS）与正常血清（NMS）：5倍稀释时NMS约59 Hz，第1天IMS 73 Hz，第14天128 Hz；10倍稀释时第1天IMS 33 Hz、NMS 28 Hz，第5天87 Hz，第14天95 Hz。BSA对照传感器对CMS、NMS和IMS信号均低于5 Hz。未处理血清IMS/NMS信号比为2.61，硫酸铵沉淀后升至3.76；CBind L和MEP HyperCel提取仅升至2.64和2.66。日内RSD为NMS 2.3%、IMS 2.4%（n=5）。与点印迹法相比，点印迹仅在第7、10、14天阳性，压电传感器全部时间点阳性，可在感染后1–3天提示抗体出现，单次分析约10 min。
传感器的构成
- 基底/换能器：10 MHz压电石英晶体（QCM）及5 mm金电极，提供压电频率响应与固定表面
- 自组装单层：20 mg/mL半胱胺（cystamine/cysteamine）水溶液，2 h，在金表面形成氨基功能化层
- 交联活化层：3%戊二醛（glutaraldehyde）水溶液，2 h，活化氨基以共价偶联抗原
- 识别元件：Francisella tularensis LVS抗原（冻融裂解菌体，总蛋白0.15 mg/mL），4℃ 7 h，捕获血清中抗土拉菌抗体
- 封闭层：10 mg/mL牛血清白蛋白（BSA），2 h，封闭非特异结合位点
- 流动池：薄层流动池（内体积10 μL），使血清样品以50 μL/min流过传感面
- 再生液：50 mM NaOH含0.1% Triton X 100，5 min，用于传感面再生
中文摘要
本研究开发了一种压电免疫传感器，用于小鼠血清中土拉菌病感染的间接诊断。利用半胱胺和戊二醛对金电极进行活化与修饰，将弗朗西斯菌活疫苗株（Francisella tularensis LVS）抗原共价固定于传感表面。正常小鼠血清（NMS）和经大肠杆菌免疫的小鼠血清作为阴性对照，在5 min相互作用中产生约28 Hz的频率变化信号；感染/免疫小鼠血清（IMS）在感染第5天后产生高于75 Hz的信号。以牛血清白蛋白（BSA）为识别元件的对照传感器对NMS和IMS均产生低于5 Hz的信号。作者考察了血清稀释程度及纯化步骤对检测分辨能力的影响，包括硫酸铵沉淀和CBind L、MEP HyperCel柱免疫球蛋白提取。NMS和IMS测量的相对标准偏差分别为2.3%和2.4%。该方法可在感染后1–3天内提示抗土拉菌抗体的出现，单次分析约10 min完成。
英文摘要
A piezoelectric immunosensor for indirect diagnosis of tularemic infection in mouse serum was developed. Francisella tularensis LVS antigen was covalently immobilized on the sensing surface using cystamine and glutaraldehyde for activation and modification of the gold electrode. The normal mouse serum (NMS) and serum prepared from mice immunized by Escherichia coli were used as negative controls providing signal of 28Hz during a 5min interaction. The tularemic infectious (immunized) mouse serum (IMS) as sample resulted in the signal above 75Hz (fifth day after infection). The control sensor containing bovine serum albumin as sensing element provided a signal below 5Hz with NMS as well IMS. The effects of dilution degree and purification of sera were tested. To improve resolution of the method, sample pretreatment steps such as precipitation with ammonium sulphate and immunoglobulin extraction on CBind L and MEP HyperCel columns were tested. R.S.D. of measurements was 2.3% for NMS and 2.4% for IMS, respectively. The developed method allows to indicate the presence of anti-tularemic antibodies shortly (1-3 days) after infection, one analysis is completed in 10min.