酶联免疫放大技术提升石英晶体微天平生物传感器灵敏度

"Alkaline Phosphatase, ALP)"是两种常用酶，它们能够催化特定底物形成不溶性沉淀，从而显著增强传感器的信号输出。在石英晶体微天平（QCM）传感器的设计中，利用这种酶催化沉淀的放大效应，可以显著提高检测的灵敏度。 QCM传感器是一种基于石英晶体振荡器的传感器，其工作原理是通过测量石英晶片的质量变化来检测吸附在其表面的物质。当物质吸附在晶片表面时，会改变晶片的振动频率，进而可以通过测量频率变化来推算出吸附质量。然而，生物分子如蛋白质的直接吸附量往往非常小，难以达到QCM的检测阈值，因此需要信号放大策略。 在本文中，研究者采用表面引发原子转移自由聚合（ATRP）技术，制备了侧链为聚乙二醇的丙烯酸酯（OEGMA）高分子作为传感器基质。聚乙二醇（PEG）因其疏水性和抗非特异性吸附的特性，能有效防止蛋白质或其他生物分子的非特异性吸附，减少背景噪声，提高信噪比。实验结果显示，OEGMA基质的蛋白质吸附量极低，低于QCM的检测极限，这对于实现低背景噪声的高灵敏度检测至关重要。 结合酶催化沉淀放大技术，如HRP和ALP，这些酶可以催化底物生成不溶性沉淀，如HRP催化过氧化氢与酚反应生成的不溶性聚合物或ALP催化磷酸酯水解产生的沉淀。这些沉淀的形成显著增加了附着在QCM晶片表面的质量，导致明显的频率变化，使检测灵敏度提升至10ng mL^-1，远低于常规方法的检测限。 此外，差量法的运用进一步提升了检测的准确性，通过比较有无酶反应前后的频率变化，可以精确地量化目标分子的存在。这种基于酶联免疫放大技术的QCM传感器不仅简化了生物检测的流程，还极大地提高了检测的灵敏度和特异性，对于生物传感领域的发展具有重要意义。它可以应用于疾病的早期诊断、食品安全检测以及环境污染监测等多个领域。 该研究通过创新的传感器基质设计和信号放大策略，成功提升了QCM传感器的性能，为生物传感器的研制提供了新的思路。未来，这种技术有望被广泛应用于各种生物分子的快速、灵敏检测，促进生物分析科学的进步。