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
免疫球蛋白E（IgE）；样品基质：缓冲液、人血清（临床血清）
检测原理
该传感器采用无标记压电质量传感原理。金表面经DSP活化后固定亲和素，再经生物素-亲和素作用固定抗IgE DNA适配体，BSA封闭非特异位点。样品中的IgE与适配体特异性结合后，在石英晶体表面形成IgE-适配体复合物，使有效质量增加。根据Sauerbrey关系，晶体谐振频率随表面质量增加而下降，频率偏移ΔF（扣除阴性对照）与IgE浓度在2.5–200 μg/L范围内呈线性。检测无需荧光、酶或放射性标记，也不依赖信号放大，直接通过频率变化实现定量。
检测灵敏度
LOD: 2.5 μg/L（S/N >3）；线性范围: 2.5–200 μg/L；R^2 = 0.996
效应效果
传感器对BSA、HSA、IgG、IgM、溶菌酶和PF IV等干扰蛋白响应极低，仅IgE产生显著频率偏移；仅亲和素或polyT修饰晶面对100 μg/L IgE无可测响应。批内CV平均4.14%，批间CV平均5.95%，与化学发光法（4.11%、5.25%）相当。50例临床血清中QCM均值64.0 μg/L，化学发光64.9 μg/L，相关系数0.9924。加标回收率平均105%（n=9），低浓度114%、高浓度102%。30 mmol/L EDTA再生10次后响应保持>80%；4℃含1%叠氮化钠保存3周后响应>90%。检测15 min，无标记、无需前处理、样品用量少，成本低于Access系统。
传感器的构成
- 基底/换能器：10 MHz AT-cut石英晶体（QCM），金电极，压电换能并作为传感表面
- 连接层：DSP（3,3′-dithiodipropionic acid di(N-succinimidyl ester)），活化金表面并形成连接
- 亲和固定层：avidin（亲和素）单层，通过生物素-亲和素作用固定适配体
- 识别元件：5′-biotinylated anti-IgE DNA aptamer（37-nt，KD=3.6 nM），特异性结合IgE
- 封闭层：0.025% BSA，封闭未反应表面并降低非特异结合
中文摘要
本研究开发了一种基于石英晶体微天平（QCM）的直接适配体生物传感器，用于快速定量人血清中的免疫球蛋白E（IgE）。通过亲和素单层将5′-生物素标记的抗IgE DNA适配体固定于石英晶体金表面，利用QCM频率偏移（FS）与IgE浓度建立定量关系。该传感器可在15 min内以高特异性和灵敏度检测IgE，在缓冲液和人血清中频率偏移与IgE浓度在2.5–200 μg/L范围内呈线性。50例临床人血清样本中，QCM法与化学发光法的相关回归方程为y=1.03x−0.06。适配体识别层经反复再生后灵敏度损失小，4℃保存3周后频率偏移仍高于初始响应的90%。该传感器具有无标记、无需样品前处理、低检测限、可重复使用和样品用量少等优点，适用于临床IgE检测及蛋白组学中的敏感蛋白分析。
英文摘要
The aim of this study was to develop a rapid method to measure IgE in human serum by use of a direct aptamer-based biosensor based on a quartz crystal microbalance (QCM). An avidin monolayer was applied to immobilize aptamers specific for IgE on the gold surface of a quartz crystal. The frequency shifts (FS) of the QCM were measured and related to IgE concentrations. We could demonstrate that aptamers were able to detect IgE with high specificity and sensitivity in 15 min. A linear relationship existed between the FS (Hz) and the IgE concentrations from 2.5 to 200 microg/L in buffer and human serum. The regression equation was y = 1.03x - 0.06 for this QCM method and chemiluminescence in 50 clinical human serum samples. In addition, the aptamer receptors tolerated repeated affine layer regeneration after ligand binding and recycling of the biosensor with little loss of sensitivity. When stored for 3 weeks, the FS were all greater than 90% of those on the response at the first day. The QCM biosensor can measure IgE and offer advantages of high specificity, reusability, low detection limit, no label or sample pretreatment, and low sample requirement. The aptamer QCM biosensor was suitable for sensitive and specific protein detection, representing an innovative tool for future proteomics.