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
抗苯妥英抗体（anti-phenytoin antibody）、抗BSA抗体（anti-BSA antibody）、抗HRP抗体（anti-HRP antibody）；样品基质：PBS缓冲液/溶液
检测原理
压电喷墨打印将BAT/PEG混合硫醇沉积到金表面，形成自组装单层：BAT末端生物素暴露于表面，PEG硫醇形成抗污背景。未图案化金表面用PEG硫醇回填后，链霉亲和素（SA）特异性结合BAT生物素，形成四价生物素结合桥。随后喷墨打印生物素化蛋白b-HRP和b-BSA，定向固定于SA区域。引入抗HRP或抗BSA抗体后，抗体与对应蛋白特异性结合，使金膜界面生物质量增加，局部折射率改变，引起表面等离子体共振条件变化。SPR显微镜记录反射率（%R）变化，信号大小与结合抗体量相关，从而实现多区域局部检测。直接蛋白法依赖物理吸附，非特异吸附较高；BAT/PEG-SA-biotin体系通过定向固定和PEG抗污背景提高选择性。
检测灵敏度
原文未报告 LOD、线性范围、灵敏度斜率或 R^2。
效应效果
直接蛋白法中，抗苯妥英抗体在BSA-phenytoin区域平均%R变化大于10%，在BSA区域小于0.5%，三个重复区域标准偏差小于1% %R，但存在非特异吸附，限制定量应用。BAT/PEG两步法中，3×3图案化b-HRP/b-BSA后，抗BSA和抗HRP抗体高度局部结合，周围PEG背景非特异吸附极少，交叉反应低；每个40×40像素区域标准偏差小于总信号10%。SA结合随喷墨打印遍数（1、2、4、6、8）增加而增加，单基底内重复性标准偏差小于0.5% %R，跨基底为2–4% %R。最小单滴图案约140 μm，水溶液可约80 μm。作者认为该方法可定制、高通量，适用于多分析物生物传感器和微阵列开发。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻璃载玻片上电子束蒸发1 nm Cr和45 nm Au，作为SPR金膜与图案化基底
- 第一修饰层：压电喷墨打印BAT/PEG混合硫醇自组装单层（BAT生物素化烷基硫醇、PEG硫醇），提供局部生物素位点与抗污背景
- 封闭/回填层：1 mM PEG硫醇溶液回填未图案化金表面，形成抗污PEG层
- 识别/连接层：链霉亲和素（SA）结合BAT末端生物素，形成四价生物素结合桥
- 识别元件：压电喷墨打印生物素化蛋白b-HRP和b-BSA，作为多分析物捕获/识别层
- 封闭剂：BSA 5 mg/mL用于直接蛋白法封闭金表面；PEG硫醇用于硫醇法抗污封闭
- 信号标记物：抗苯妥英抗体、抗BSA抗体、抗HRP抗体，结合目标蛋白产生SPR信号
- 读出层：SPR显微镜，通过反射率变化（%R）监测结合
中文摘要
在生物传感器开发中，将生物试剂精确图案化到基底上是关键步骤，许多应用要求以高精度重复沉积多种试剂，实现多分析物检测。本文展示了一种压电喷墨打印系统，能够在水性和非水性试剂中创建亚毫米级（最小约150 μm）图案，并实现精确放置，用于生物传感器应用。图案的尺寸、形状和密度可通过简单调整打印参数改变。作者用该系统演示了两种用于生物传感器检测的多分析物蛋白图案化方法。第一种将多种蛋白直接沉积到金基底上，证明抗体可与沉积抗原特异性结合，但抗体的非特异性吸附可能限制该简单方法在定量生物传感器中的应用。第二种采用两步顺序图案化：先在金表面沉积混合硫醇层，提供定向结合能力并形成抗污背景；再沉积多种生物素化蛋白。结果显示，抗体可高特异性地结合到图案化多分析物表面，周围区域非特异性吸附极少。因此，该方法可产生高质量、局部化、可定制的亚毫米图案，用于多分析物生物检测开发。
英文摘要
Patterning substrates with biological reagents is a critical component of biosensor development. Many applications require multi-analyte patterning capabilities, with a need to deposit several species reproducibly with a high degree of precision. We demonstrate a piezoelectric inkjet printing system that is capable of creating sub-millimeter (down to 150microm) patterns of aqueous and nonaqueous reagents with precise placement for biosensor applications. The size, shape, and density of the patterns may be modified by simple adjustments of the patterning parameters. Using this system, two methods of multi-analyte protein patterning for use in biosensor assays are demonstrated. The first method involves the deposition of multiple proteins directly onto a gold substrate. Specific binding of an antibody to the deposited antigen is demonstrated, although nonspecific adsorption of the antibody may limit the utility of this simple method in quantitative biosensor applications. A second, more sophisticated multi-analyte patterning method involves two sequential patterning steps, consisting of an initial deposition onto gold of a mixed thiol layer to provide oriented binding capabilities in a nonfouling background and a second deposition of multiple biotinylated proteins. Highly specific antibody binding to this patterned multi-analyte surface was demonstrated, with minimal nonspecific adsorption to the surrounding regions. Thus, this method produces high-quality, localized, and customizable sub-millimeter patterns in a nonfouling background for multi-analyte bioassay development.