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
炭疽杆菌芽孢（Bacillus anthracis spores）；样品基质为芽孢悬液（PBS 含 0.005% Tween 20），并测试其他 Bacillus 芽孢交叉反应。
检测原理
检测采用减法抑制法。抗炭疽芽孢单克隆抗体mAb 8G3先与芽孢悬液孵育，芽孢表面抗原与mAb特异性结合；离心后去除结合芽孢的抗体，上清中剩余游离mAb。将上清注入固定有山羊抗小鼠IgG的CM5芯片，游离mAb被捕获并结合到芯片表面。SPR通过监测界面质量变化产生响应单位（RU）：芽孢浓度越高，被芽孢结合的mAb越多，游离mAb越少，RU越低。以空白响应R0归一化得到R/R0，构建校准曲线，并按IC10确定检出限。整个过程无需荧光或放射性标记，可实时监测结合过程。
检测灵敏度
LOD: 10^4 CFU mL^-1；检测范围: 10^4–10^8 CFU mL^-1；CV: 1.02–7.22%
效应效果
该方法总耗时40 min，其中SPR检测约7 min，芯片再生约2 min。芯片经50次再生后表面活性下降11.7%，初始4次再生下降约7%，后续每次下降不超过5%。校准曲线各点CV为1.02–7.22%。特异性方面，10^7 CFU/mL的其他Bacillus芽孢与mAb 8G3无明显交叉反应，炭疽芽孢响应55 RU，其他芽孢和空白均超过200 RU。与夹心ELISA相比，ELISA需90 min且检出限约10^5–10^6 CFU/mL，本方法更快速灵敏；虽低于实时PCR的5–10个芽孢，但足以覆盖吸入炭疽LD50约3000–50000个芽孢，适合实验室快速筛查。
传感器的构成
- 换能器/基底：Biacore 3000 SPR芯片，CM5葡聚糖（dextran）表面，提供SPR换能与结合界面
- 活化层：N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）/EDC混合液活化CM5表面，生成可共价结合位点
- 捕获层：山羊抗小鼠IgG（goat anti-mouse IgG）固定约7000 RU，用于捕获mAb 8G3
- 封闭层：1 M乙醇胺（ethanolamine, pH 8.5）封闭未反应位点
- 识别元件：抗炭疽芽孢单克隆抗体mAb 8G3，与芽孢表面抗原特异性结合
- 被测物：炭疽杆菌芽孢（Bacillus anthracis spores）悬液，与mAb预孵育
- 信号读出：Biacore 3000监测SPR响应单位（RU），游离mAb结合量随芽孢浓度降低
中文摘要
本研究首次将表面等离子共振（SPR）技术用于炭疽杆菌芽孢（Bacillus anthracis spores）的快速、灵敏、无标记检测。作者采用Biacore 3000 SPR生物传感器和抗炭疽芽孢单克隆抗体mAb 8G3，通过减法抑制法（subtractive inhibition assay）检测完整芽孢。先将mAb 8G3与不同浓度芽孢悬液孵育，离心去除与芽孢结合的抗体，再检测上清中游离抗体与芯片上固定山羊抗小鼠IgG的结合响应。芽孢浓度越高，游离抗体越少，SPR响应越低。该方法可在40 min内检出低至10^4 CFU/mL的炭疽芽孢，并能将其他高浓度Bacillus芽孢与炭疽芽孢区分，为生物安全监测提供实时、免标记的替代检测手段。
英文摘要
This study demonstrates the first use of surface plasmon resonance (SPR) technology for the rapid, sensitive and label-free detection of whole B. anthracis spores. The approach involves the use of an SPR biosensor (Biacore 3000), and a monoclonal antibody which was raised against the B. anthracis spore (mAb 8G3). By means of subtractive inhibition assays, whole B. anthracis spores with concentrations as low as 10(4) colony-forming units (CFU) ml(-1) can be detected within 40 min, and other related Bacillus spores, even in high concentrations, can be differentiated from B. anthracis spores.