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
大肠杆菌 O157:H7（Escherichia coli O157:H7）、沙门氏菌（Salmonella spp.）、单核细胞增生李斯特菌（Listeria monocytogenes）、金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、霍乱弧菌 O1（Vibrio cholerae O1）、耶尔森菌（Yersinia enterocolitica）、空肠弯曲菌（Campylobacter jejuni）；样品基质：水样、食品、牛奶、苹果酒、鸡肉胴体等
检测原理
SPR 免疫传感器将抗细菌抗体固定于金膜表面，细菌表面抗原与抗体特异性结合，使金属-介质界面质量与折射率增加，表面等离子体波（SPW）传播常数改变，反射光 SPR 最小角、波长或强度发生位移；位移量与表面结合细菌数量近似线性，从而定量。通过 SAM、蛋白 A/G、链霉亲和素等定向固定抗体，可减少空间位阻和非特异吸附；三明治法引入二抗，或 SIA 检测未结合抗体，可放大响应并降低检出限。缓冲液离子强度、pH 和流速影响结合动力学与传质，需优化。
检测灵敏度
LOD: 23 cfu/ml；LOD: 25 cfu/ml；LOD: 90 cfu/ml；LOD: 10^2 cfu/ml；LOD: 10^2–10^3 cfu/ml；LOD: 3.5 × 10^3 cfu/ml；LOD: 10^3 cfu/ml；LOD: 1.4 × 10^4 cfu/ml；LOD: 10^4 cfu/ml；LOD: 4.4 × 10^4 cfu/ml；LOD: 10^5 cfu/ml；LOD: 1.1 × 10^5 cfu/ml；LOD: 10^6 cfu/ml；LOD: 10^7 cfu/ml
效应效果
SPR 免疫传感器可实时、无标记监测细菌与抗体结合，相比培养法更快速，相比 PCR 无需核酸扩增，相比 ELISA/IMS 可减少孵育步骤。表面再生可用 HCl、NaOH、glycine-HCl 或 SDS 实现重复使用。使用蛋白 G 可将 E. coli O157:H7 的 LOD 从 10^6 降至 10^4 cfu/ml；三明治法可进一步降至 10^3 cfu/ml。多通道 SPR 曾同时检测四种食源性病原体，LOD 为 10^3–10^5 cfu/ml。但多数 LOD 仍高于饮用水标准（E. coli <1 cfu/100 mL），需过滤或免疫磁分离浓缩。作者认为整合材料科学与分子生物学将推动其商业化。
传感器的构成
- 基底/换能器：金膜（Au）与棱镜/光波导，采用 Kretchmann 配置，通过 ATR 激发表面等离子体波（SPW）
- 修饰层：自组装单分子层（SAM），含硫醇、胺、羧酸等锚定基团，用于共价固定抗体并控制取向
- 抗污/间隔层：混合 SAM 中的聚乙二醇烷硫醇（oligo(ethylene glycol) alkanethiol）或羟基头基分子，形成非污空间，降低非特异吸附
- 连接分子：链霉亲和素（streptavidin）、亲和素（avidin/neutravidin）、蛋白 A（Protein A）、蛋白 G（Protein G）或 Ni(II)/NTA 螯合剂，定向固定抗体
- 识别元件：抗细菌抗体（antibody），包括生物素化抗体、His-tag 抗体、GST-tag 抗体或噬菌体展示抗体/裂解性噬菌体，特异性捕获目标菌
- 信号放大元件：二抗（secondary antibody）用于三明治法，或抗抗体（anti-antibody）用于减法抑制法（SIA），增强 SPR 响应
- 读出系统：SPR 角度/波长/强度调制仪或 SPRi（CCD 相机），监测 SPR 最小角或反射率变化
中文摘要
表面等离子共振（SPR）生物传感器技术已成功用于蛋白质、药物、DNA 和微生物等多种分析物的检测。基于 SPR 的免疫传感器将特异性抗原-抗体反应与光学换能相结合，具有灵敏、特异、快速和无标记检测等优点，已成为细菌定量检测的有前景工具。本文综述了 SPR 免疫检测法用于细菌检测开发中的关键问题，重点讨论仪器系统、表面功能化、液体处理和表面再生。文章还介绍了提高 SPR 生物传感灵敏度的最新进展，包括三明治法、减法抑制法、新型抗体标记与固定策略以及噬菌体展示和分子印迹等识别元件。作者认为，SPR 生物传感器在食品和水样中病原菌快速检测方面具有潜力，但检测限仍需进一步提升以满足常规应用要求。
英文摘要
Surface Plasmon Resonance (SPR) biosensor technology has been successfully used for the detection of various analytes such as proteins, drugs, DNA, and microorganisms. SPR-based immunosensors that coupled with a specific antigen-antibody reaction, have become a promising tool for the quantification of bacteria as it offers sensitive, specific, rapid, and label-free detection. In this paper, we review the important issues in the development of SPR-based immunoassays for bacteria detection, concentrating on instrumentation, surface functionalization, liquid handling, and surface regeneration. In addition, this review touches on the recent advances in SPR biosensing for sensitivity enhancement.