小麦胚芽凝集素物理吸附Love表面声波传感器在生物流体分析中的应用研究

本研究针对传统生物传感器固定化技术（如共价连接和硅烷化）存在的化学处理苛刻、易改变生物受体结构等问题，提出采用物理吸附（physisorption）这一温和方法，结合高灵敏度的Love表面声波（LSAW）传感器，开发了一种新型生物传感策略。研究人员通过金包被LSAW传感器实现了小麦胚芽凝集素（WGA）的物理吸附，并利用pH 9缓冲液（与WGA等电点对齐）评估了不同浓度WGA的传感器响应。实验结果表明，物理吸附是一种稳健可靠的固定化技术，结合LSAW传感器可实现对复杂生物流体（如人反射泪液）的高灵敏度检测，为泪液诊断和非侵入性生物医学分析提供了新思路。

　　

在生物医学诊断领域，准确检测生物标志物是一项关键挑战。传统生物传感器虽然广泛应用，但其固定化技术如共价连接和硅烷化往往需要苛刻的化学处理，可能改变生物受体的结构和活性，从而限制其有效性。相比之下，物理吸附（physisorption）作为一种温和的替代方法，通过非共价相互作用实现生物受体的固定，能够更好地保持生物分子的天然活性。与此同时，Love表面声波（LSAW）传感器因其在液体环境中的优异性能和高灵敏度，成为生物传感应用的理想平台。然而，如何将物理吸附与LSAW技术结合，开发高效、可靠的生物传感器，仍是当前研究的热点问题。

为了解决这一问题，来自阿根廷的研究团队开展了一项创新性研究，探索了小麦胚芽凝集素（WGA）在LSAW传感器上的物理吸附及其在生物流体分析中的应用。WGA是一种植物源性凝集素，对特定碳水化合物结构（如N-乙酰葡糖胺和唾液酸残基）具有强亲和力，使其成为检测糖蛋白和细菌细胞壁的有效生物受体。研究人员通过设计微流控系统，结合金包被LSAW传感器，系统评估了WGA在不同浓度下的吸附行为，并利用人反射泪液验证了传感器的性能。相关研究成果发表在《Sensing and Bio-Sensing Research》上，为泪液诊断和非侵入性生物医学分析提供了新思路。

研究团队采用了多项关键技术方法：首先，利用金包被LSAW传感器（共振频率120 MHz）作为检测平台；其次，设计并优化了基于聚二甲基硅氧烷（PDMS）的微流控系统，实现流体的精确控制；第三，采用改进的NanoVNA软件进行信号采集和分析；最后，通过人反射泪液样本（来自单一志愿者）验证传感器的性能，并评估不同稀释条件下的信号响应。

研究结果部分分为多个小节，每个小节均得出了重要结论：

3.1. 系统性能
通过循环去离子水和5% NaCl溶液，验证了系统的可靠性和灵敏度。结果显示，传感器能够区分不同流体，并返回相同的基准值，极限检测（LOD）为0.104 ng/mm²。

3.2. WGA物理吸附分析
在pH 9碳酸盐缓冲液（与WGA等电点对齐）条件下，WGA成功吸附于传感器表面。实验表明，20 μg/mL的WGA浓度具有最佳的吸附效率和稳定性，吸附质量与理论计算相符。

3.3. 人泪液相互作用
通过不同稀释度的泪液样本测试，发现传感器能够检测WGA与泪液成分的相互作用。结果显示，较低稀释度（如1:17.5）产生更大的相位变化，而清洁程序（如Gly-HCl和SDS处理）能够有效恢复传感器表面活性。

3.4. 综合分析
校准曲线显示，初始体积为20 μL和40 μL的泪液样本在相同稀释条件下表现出最佳平衡。此外，11次WGA物理吸附实验的重复性验证了该技术的稳健性，相位偏移标准差为0.112°，稳定时间标准差为2.781分钟。

研究结论部分强调，物理吸附是一种高效可靠的WGA固定化技术，结合LSAW传感器能够实现对复杂生物流体（如人泪液）的高灵敏度检测。这一技术不仅简化了传统固定化方法的复杂流程，还为泪液诊断和非侵入性生物医学分析提供了新的工具。未来研究可进一步探索病理泪液样本的检测，以及该技术在更广泛生物传感应用中的潜力。