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NANP单克隆抗体（anti-NANP monoclonal antibody, SP3E9）；样品基质：全血、人血清
检测原理
传感器表面由金上硫脂锚定磷脂双分子层和跨膜SLIC组成。SLIC胞外(NANP)3受体特异性结合抗NANP抗体，结合事件触发跨膜melittin四螺旋束构象/门控变化，改变离子通道活性。SPR模式下，抗体结合增加界面质量与折射率，使共振角或反射强度发生剂量依赖偏移；脂质双分子层抑制全血非特异吸附，使信号主要来自特异性结合。阻抗谱模式下，SLIC通道活性调制膜阻抗，抗体结合后通道门控改变膜电阻/阻抗，经Ag/AgCl对电极和锁相放大器读出。由于离子通道门控具有内禀电学放大，信号随抗体浓度增加而增强，可实现无标记定量检测。
检测灵敏度
LOD: 5 × 10^-8 M（SPR）
效应效果
全血中，磷脂双分子层使非特异吸附低于SPR检测限（<0.03°），而纯SLIC单层吸附>1°（>430 ng/cm2）。0.3 μM非特异IgG无可测吸附；过量(NANP)6可置换>93%抗体。全血与缓冲液解离常数一致，不同来源全血剂量响应可靠且与缓冲液一致。高绝缘膜在>1 h全血中稳定；含SLIC膜电阻下降50–70%，电容增加<3%，血清中抗体结合使电阻回升。SPR检测限5×10^-8 M，可测临床相关抗体。作者认为其可用于疟疾即时诊断、献血者血液质控和疫苗监测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：SF10玻璃/1 nm Cr/45 nm Au（SPR）或玻璃/光刻50 μm Au盘电极（阻抗），提供光学反射界面或电化学工作电极
- 锚定修饰层：硫脂3（1-phytanoylamide 2-[140-mercapto-10-110-dioxo-30,60,90-trioxa-120-azatetradecylamide]ethane）自组装单层，将脂质双分子层锚定于金表面
- 脂质双分子层：POPC或DphyPC（SPR）；DphyPC/胆固醇9/1（电学），抑制非特异蛋白吸附并提供膜环境
- 识别/报告元件：SLIC 1，含(NANP)3受体区和melittin四螺旋跨膜通道，特异性结合抗体并门控通道
- 信号标记物：无外源标记，SLIC通道活性和界面质量/折射率变化作为内禀信号
- 缓冲/离子环境：5 mM磷酸钠（pH 7.4）和0.1 M KCl，维持离子通道活性与阻抗测量
中文摘要
本文报道了在金表面构建含跨膜合成配体门控离子通道（SLIC）的锚定脂质双分子层，用于全血中抗体的免疫传感。SLIC 同时作为高选择性识别元件和信号报告蛋白，其胞外受体区可特异性结合抗疟疾环孢子体蛋白 NANP 表位的抗体，跨膜四螺旋束形成离子通道，并在抗体结合后发生门控。作者利用无标记表面敏感技术在线监测抗体与传感器表面的特异性结合：在全血中采用表面等离子共振（SPR）光学检测，在血清中通过阻抗谱测量 SLIC 通道活性进行电学检测。结果表明，磷脂酰胆碱锚定双分子层能有效抑制全血中非特异性蛋白吸附，SPR 可直接在全血中实现抗体剂量响应检测，且与缓冲液结果一致；电学阻抗实验证明含 SLIC 膜在血清中仍保持功能，抗体结合可改变膜阻抗。该传感器基于简单商用组件，有望用于疟疾即时诊断、献血者血液质量控制和疫苗免疫监测。
英文摘要
Tethered lipid bilayers, containing a transmembrane synthetic ligand-gated ion channel (SLIC), have been formed on gold surfaces. The SLIC was designed as a highly selective receptor and reporter protein to detect antibodies in whole blood, which are of importance in malaria diagnosis. The specific binding of the antibody to the sensor surface was monitored on-line with label-free surface-sensitive techniques either optically by surface plasmon resonance in whole blood or electrically by measuring the channel activity of SLIC in blood serum. We demonstrate the feasibility of a highly sensitive and easily applicable whole blood biosensor on the basis of simple commercially available components. The sensor might find applications in the field of infectious diseases such as point-of-care diagnostics of malaria, high content quality control of blood samples of donors, or monitoring the efficacy of vaccination.