组成图示
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传感器类型
其他（暗场单颗粒追踪生物传感器）
检测对象
霍乱毒素B亚基（cholera toxin B subunit, CTB），样品基质为PBS或去离子水（液相样品）
检测原理
检测原理为：CTB作为多价配体特异性结合SLB中的GM1神经节苷脂。结合后，CTB-GM1复合物在流动相脂质双层中聚集并形成刚性凝胶相脂质域，阻碍邻近脂质和脂质锚定AuNP的侧向运动，使整体脂质流动性下降。暗场显微镜利用AuNP的局域表面等离子共振散射光追踪单个AuNP轨迹，计算均方位移MSD，并由MSD对时间间隔的斜率得到扩散系数D（MSD=4DΔt）。CTB浓度越高，结合形成的凝胶域越多，D越低，从而实现定量检测。少价BSA-AuNP减少多脂质锚定和非特异聚集，提高基线D和动态范围。
检测灵敏度
LOD: 10-100 pM（almost 10 pM without optimization）；线性范围: 10 pM–100 nM
效应效果
实际表现方面，未加CTB时脂质锚定AuNP平均扩散系数为0.13 µm2/s，加入CTB后降至0.02 µm2/s，表明结合事件可被稳定读出。少价BSA-AuNP探针相比多价探针具有更高基线扩散系数、更宽动态范围和更高灵敏度，并减少Au-Au非特异聚集。脂质锚定AuNP在制备1周后仍保持稳定性和流动性。该方法无光漂白和光闪烁，可实时长时监测，空间分辨率比荧光FRAP高约2个数量级。与荧光法约5 nM检测限相比，同一CTB目标灵敏度提高100倍以上，作者认为可用于膜相关分子研究和膜受体药物筛选。
传感器的构成
- 基底：piranha刻蚀玻璃盖玻片，提供透明固体表面并承载SLB。
- 脂质双层：DMPC（95.25 mol%）、GM1（0.25 mol%）、PTE（1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphothioethanol，4 mol%）小单层囊泡融合破裂形成支持脂质双层，模拟细胞膜。
- 识别元件：GM1神经节苷脂，作为CTB特异性结合位点。
- 信号标记物：50 nm AuNP，通过PTE硫醇端锚定在SLB上，作为暗场散射追踪标签。
- 封闭/稳定层：BSA包覆AuNP（约146个BSA/50 nm AuNP），减少脂质结合位点、降低Au-Au聚集，提高颗粒流动性。
- 读出：暗场显微镜与ImageJ单颗粒追踪，计算MSD和扩散系数D。
中文摘要
作者开发了一种基于单纳米颗粒追踪的膜受体-配体相互作用检测方法，采用少价金纳米粒子（AuNP）修饰的支持脂质双层（SLB）平台。以霍乱毒素B亚基（CTB）与神经节苷脂GM1的结合为模型，通过暗场显微镜追踪脂质锚定AuNP的轨迹并计算扩散系数，从而判断膜相关分子的结合活性。多价配体结合膜受体后，会在流动相SLB上形成刚性凝胶相脂质域，阻碍邻近脂质运动，降低整体脂质流动性和AuNP侧向扩散系数。该方法利用金属纳米粒子的局域表面等离子共振散射，不漂白、不闪烁，可实时长时监测。少价AuNP探针表面包覆牛血清白蛋白（BSA），减少脂质锚定位点并降低颗粒聚集，相比多价探针获得更高灵敏度和更宽动态范围。与荧光法相比，同一目标灵敏度提高100倍以上，可用于膜相关分子生物传感器和筛选。
英文摘要
We developed a single nanoparticle tracking-based detection method for membrane-associated molecules using a paucivalent gold nanoparticle (AuNP)-modified supported lipid bilayer (SLB) platform. Here, the binding activity of membrane-associated molecules (cholera toxin binding to ganglioside GM(1) in this case) was determined by calculating the diffusion coefficients of membrane-tethered AuNPs. This nonbleaching nanoparticle-based method provides >100-fold improvement in sensitivity for the same target without optimization over the fluorophore-based method that also has photobleaching and photoblinking problems. This new detection platform and analysis method could be used for membrane-associated molecule biosensor and screening assay development.