生物传感器的新突破

　　基于表面等离子体共振(SPR)的生物传感器已经成为用于实时监测生物分子相互作用的快速，灵敏和无标记技术。最近，开发了一种具有纳米结构金芯片的便携式成像SPR(iSPR)原型仪器。

　　在iSPR中，反射光由电荷耦合器件(CCD)相机收集，可以实时显示传感器表面多个点的反射率变化。常规iSPR虽然在生物传感应用中相当成功，但相当重且成本高，应被视为高端实验室生物传感设备。与传统SPR不同，小型iSPR仪器使用纳米结构金而不是扁金作为传感器芯片表面。纳米结构表面由聚甲基丙烯酸甲酯和金的周期性交替组成。这形成金属 - 电介质图案，充当金属纳米图，因此消除了使用昂贵而精致的基于棱镜的光学元件，有助于仪器的小型化，便携性和低成本。

　　A) 原型成像SPR设置的示意图，其中纳米结构金作为传感器表面B)传统的SPR设置，使用扁金作为传感器表面，并使用防污化学品。

　　在目前的工作中，我们研究了最终使用纳米结构iSPR芯片之前的关键第一步，即其防污性能。

　　而在防污实验之前对传感器芯片进行深入表征对于理解表面特性非常重要，这里我们运用AFM扫描探针显微镜在AC-AFM(“攻丝”)模式和OMCLAC240TS-R3(Olympus，日本)悬臂下拍摄AFM图像。

　　AFM未改性纳米结构Au iSPR芯片的表面表征

　　如图中的箭头所示，可以看到三个区域：扁金，聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)井和围绕PMMA的金环。直径为200-250nm的聚(甲基丙烯酸甲酯)区域和500-600nm的周期性(两个PMMA孔的中心之间的距离)占总表面积的约20%。金环的高度在10-20nm的范围内。

　　防污实验

　　使用(i)SPR仪器和BSA，啤酒和牛奶作为样品基质评估表面的防污性能。

　　对于BSA和啤酒，正如预期的那样，裸金的生物污染量最大。

　　由于其两亲性，巯基十六烷酸仅稍好一些。在MHDA修饰的纳米结构金的情况下，与平坦的Au相比，下面的PMMA使表面更加疏水，因此在用BSA处理时导致仍然显着的结垢。

　　除了末端亲水性之外，具有内部亲水性的PEG修饰表面显示出比MHDA更好的防污性能。 PEG1000的表面，无论是扁平还是纳米结构金，都表现出比MHDA更好的防污性能，但不能完全抵抗啤酒造成的污垢。用PEG3500，SBMA和PEGMA修饰的表面显示出对BSA和啤酒的非常好的防污性能。对于扁平和纳米结构金，具有这三种表面化学性质的芯片获得的响应在测量误差范围内是相似的。这证明了化学品在防污性能方面对纳米结构金的可转移性。 PEG1000和PEG3500之间的区别突出了链长对于有效防污表面的重要性。 SBMA观察到最佳的防污性能。

　　纳米结构iSPR芯片与传统平板SPR金芯片的比较表明，后者在表面改性和防污性能方面表现稍好。便携式iSPR仪器几乎与传统iSPR(IBIS)一样敏感，灵敏度比传统SPR(Biacore 3000)低9倍。与传统的使用扁金的SPR仪器相比，纳米结构的iSPR芯片与便携式仪器相比，仪器尺寸，重量和成本降低了约10倍，从而使其对未来的生物传感应用非常有意义。