组成图示
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传感器类型
荧光生物传感器
检测对象
人白细胞介素-6（interleukin-6, IL-6）；样品基质为含 1 mg/ml 卵白蛋白（egg albumin, EA）的 PBS 缓冲液，模拟血清/血液样品。
检测原理
探针表面固定捕获抗 IL-6 抗体，样品中 IL-6 结合后，加入 Alexa Fluor 488 标记检测抗体形成免疫三明治。476 nm 激光经组合锥形光纤产生倏逝波，仅激发表面约 200 nm 内染料，发射 530 nm 荧光并耦合回光纤，由 CCD 光谱仪记录。总光谱为蛋白自荧光背景与 Alexa488 特征荧光线性叠加，用最小二乘拟合提取特征荧光系数比 b/a 作为归一化信号。标记检测抗体稀释液含 1 mg/ml EA，通过竞争吸附抑制标记抗体或残余染料非特异结合，消除假信号。IL-6 浓度越高，表面三明治越多，特征荧光越强，5 pM–500 pM 近似线性。
检测灵敏度
LOD: 5 pM (0.12 ng/ml)；线性范围: 5 pM–500 pM；R^2 = 0.993（剂量响应拟合）；R^2 = 0.994（光谱拟合最小值）
效应效果
在含 1 mg/ml 卵白蛋白（EA）的模拟血清条件下，传感器可检测 5 pM（0.12 ng/ml）IL-6，2 pM 信号接近本底。1 nM 干扰细胞因子 IL-8 孵育后无显著信号，阴性控制探针平均信号为 0.003±0.002 a.u.；5 pM IL-6 探针平均信号为 0.019±0.007 a.u.，2 pM 为 0.002±0.002 a.u.。以 0.01 a.u. 为阈值时，灵敏度为 100%，特异性为 83%。固定山羊抗 BSA 抗体的控制探针在 1 nM IL-6 中无信号，说明捕获抗体固定有效且 MEA 还原未破坏其活性。37 ℃孵育信号约为 24 ℃的 1.2 倍，表明可在体温下工作，适用于血液/血清 IL-6 定量。
传感器的构成
- 基底/换能器：多模石英/石英光纤（silica/silica fiber，600 μm 芯径）经 HF 酸蚀制成组合锥形探针（CTFOB），提供倏逝波激发区并传导激发光与荧光。
- 表面氨基化层：3-aminopropyltriethoxysilane（APTS）在干丙酮中处理光纤表面，引入伯氨基（–NH2）。
- 交联活化层：Sulfo-SMCC 异双官能交联剂与表面氨基反应，形成马来酰亚胺活化表面，用于连接抗体巯基。
- 识别元件：抗人 IL-6 捕获抗体（Clone MQ2-13A5）经 β-巯基乙胺盐酸盐（MEA）还原暴露巯基后固定于表面，特异性结合 IL-6。
- 信号标记物：抗人 IL-6 检测抗体（Clone MQ2-39C3）与 Alexa Fluor 488 胺反应染料偶联（DOL≈14），与捕获的 IL-6 形成免疫三明治并发射荧光。
- 抗非特异吸附组分：卵白蛋白（egg albumin, EA，1 mg/ml）加入标记检测抗体稀释液，竞争抑制标记抗体或残余染料的非特异吸附。
- 信号读出：476 nm 激光二极管、二向色滤光片、聚焦/收集透镜和 CCD 光纤光谱仪（HR2000）记录荧光光谱。
中文摘要
本文报道了一种基于组合锥形光纤生物传感器（CTFOB）浸没探针的高特异、高灵敏人白细胞介素-6（IL-6）检测方法。探针由多模石英光纤经酸蚀制成组合锥形结构，利用倏逝波诱导荧光进行信号读出。抗人 IL-6 捕获抗体通过 APTS 氨基化和 Sulfo-SMCC 交联固定于探针表面；样品中的 IL-6 与表面捕获抗体结合后，再加入 Alexa Fluor 488 标记的检测抗体形成免疫三明治，产生特征荧光。作者提出在标记检测抗体稀释液中加入 1 mg/ml 卵白蛋白（EA），通过竞争吸附抑制标记抗体或残余染料的非特异结合，从而消除假信号，且无需使用封闭缓冲液。在含 1 mg/ml 非特异蛋白的模拟血清条件下，该传感器可检测低至 5 pM（0.12 ng/ml）的 IL-6；在 1 nM 干扰细胞因子 IL-8 存在下无显著响应，表明其具有良好特异性。
英文摘要
We are reporting highly specific and sensitive detection of human interleukin-6 (IL-6) protein using combination tapered fiber-optic biosensor (CTFOB) dip-probe. With these probes we could successfully detect IL-6, down to a concentration of 5 pM (0.12 ng/ml) in the presence of much higher concentration of a non specific protein. Sandwich immunoassay was used to generate specific fluorescence signal. A novel strategy is developed to eliminate the false signal from non specific binding. In this new strategy it is not required to pre-treat probe surface with any kind of blocking buffer. The specificity of the sensor was established by incubating negative control probes in high concentration (1 nM) of another cytokine IL-8.