组成图示
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传感器类型
表面等离子共振(SPR)生物传感器
检测对象
癌胚抗原自身抗体（CEA autoantibodies / anti-CEA antibodies），样品基质：人血清（临床血清，PBSA稀释）
检测原理
该传感器基于Kretschmann几何的波长调制SPR：多色光经棱镜激发金膜表面等离子体，反射光谱出现特征波长凹陷；表面质量或折射率变化使共振波长偏移。金膜上构建OEG/COOH-OEG混合SAM，OEG提供抗污背景，COOH经EDC/NHS活化后与CEA共价固定。临床血清经PBSA稀释后流过表面，其中抗CEA自身抗体与固定CEA特异性结合，使界面质量增加，SPR波长发生红移，响应随抗体浓度升高而增大。直接检测无需标记；若加入山羊抗人IgG-HRP二级抗体，则形成夹心结构，增加结合质量并验证特异性。BSA和Tween-20降低非特异吸附。四通道SPR仪器监测波长偏移并转换为ng/cm2，以2σ阈值区分阴阳性。
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
SPR直接检测与ELISA在1%、0.5%、0.25%稀释下趋势一致，验证直接检测可行性。ELISA中1%血清BSA表面非特异响应约0.09，约为CEA表面一半；SPR中1%血清BSA表面响应可忽略，无需参考通道。1 mg/ml BSA和16 μg/ml抗hCG抗体均不结合CEA表面；OEG抗污SAM与PBSA/Tween-20降低非特异吸附。表面CEA覆盖约300 ng/cm2，抗CEA结合约48 ng/cm2（在线）和46 ng/cm2（离线）。五个健康样本建立2σ阈值（95%置信度），三个ELISA阳性患者血清均高于阈值，稀释响应近似线性。作者认为可用于癌症筛查。
传感器的构成
- 基底/换能器：BK7玻璃芯片（32 mm×18 mm×2 mm），电子束蒸发2 nm Cr和55 nm Au，用于Kretschmann几何SPR换能。
- 修饰层：OEG烷硫醇（HS-(CH2)10-(OCH2)4-OH）与COOH-OEG烷硫醇（HS-(CH2)10-(OCH2)6-COOH）混合自组装单分子层（SAM），COOH-OEG:OEG=3:7，总硫醇100 μM，OEG提供抗污背景，COOH用于蛋白共价固定。
- 活化处理：EDC/NHS水溶液（0.2 M EDC、0.05 M NHS）活化SAM羧基，形成活性酯，用于共价连接CEA。
- 识别元件：癌胚抗原（CEA）固定于表面，特异性捕获血清中的抗CEA自身抗体。
- 参考/封闭：BSA（牛血清白蛋白）用于参考表面和PBSA（PBS中10 mg/ml BSA）稀释血清，降低非特异吸附；Tween-20洗涤去除松散结合蛋白。
- 信号标记物：山羊抗人IgG-HRP偶联物（goat anti-human IgG-HRP conjugate，H链）1:50稀释，用于夹心验证和信号放大；直接检测时不使用。
- 读出层：四通道波长调制SPR仪器，通过棱镜和多色光监测金膜表面反射光谱波长偏移，并将响应转换为ng/cm2。
中文摘要
检测人血清中的生物标志物对癌症诊断具有重要意义。本研究建立了一种表面等离子共振（SPR）生物传感器，用于直接检测人血清样本中不同水平的自身抗体标志物。癌胚抗原（CEA）是存在于人血清中的肿瘤相关抗原，结肠癌和卵巢癌患者体内CEA水平升高，可诱导相应抗CEA自身抗体水平升高；检测该自身抗体升高有望用于癌症诊断。作者利用SPR传感器直接筛查临床人血清中的抗CEA抗体水平，并将SPR夹心法结果与已建立的酶联免疫吸附测定（ELISA）方法进行比较，两者呈现相同的线性趋势。研究使用五名健康个体的血清样本建立区分癌性血清与阴性样本的阈值，置信度为95%；随后用三个经ELISA评估为抗CEA阳性的癌症患者血清样本验证该标准，结果均高于阈值。
英文摘要
The ability to detect biomarkers in human serum is important for cancer diagnostics. The work presented focuses on the establishment of a surface plasmon resonance (SPR) biosensor as a means for detecting varying levels of autoantibody biomarkers in human serum samples. Carcinoembryonic antigen (CEA) is a biomarker that is present in human serum. It is thought that CEA levels become elevated in patients with colon and ovarian cancer, causing a corresponding increase in the autoantibody level in human serum. Detection of this CEA autoantibody increase could be used to diagnose cancer in patients. Using a SPR biosensor, human serum samples were screened directly for CEA antibody levels. Results using a sandwich assay with a SPR sensor demonstrated the same linear trend as seen from an established enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) method. Serum samples from five healthy individuals were used to establish a threshold value for differentiating a cancerous serum sample from a negative sample with a 95% confidence. Three serum samples from cancer patients with positive CEA antibody levels as evaluated by ELISA were used to test the criterion.