基于金纳米结构与伴刀豆球蛋白A的阻抗生物传感器用于糖蛋白检测

研究人员针对糖蛋白在疾病诊断和生物制药质量控制中的关键作用，开发了一种基于伴刀豆球蛋白A（Con A）的无标记阻抗生物传感器。通过金纳米结构（AuNs）电沉积和自组装单层（SAM）修饰，显著提高了传感器的重现性和灵敏度，成功实现了对模型糖蛋白转化酶（INV）和治疗性单抗利妥昔单抗（RTX）的检测，检测限分别达到0.19 nM和0.69 μM。该研究为糖蛋白分析提供了一种快速、低成本的新方法，在生物制药质量控制中具有重要应用潜力。

　　

糖蛋白作为生物标志物和生物制药的关键成分，其检测在疾病诊断和药物质量控制中至关重要。然而，传统分析方法如质谱和毛细管电泳存在成本高、操作复杂等问题，而现有生物传感器又面临批次间差异大、灵敏度不足等挑战。如何开发一种稳定、灵敏且易于操作的糖蛋白检测技术，成为研究者亟需解决的难题。

为应对这一挑战，研究人员开发了一种基于电化学阻抗谱（EIS）的无标记生物传感器。该传感器以丝网印刷金电极（SPAuE）为平台，通过金纳米结构（AuNs）电沉积优化表面特性，再以3,3′-二硫代二丙酸二(N-羟基琥珀酰亚胺酯)（DTSP）形成自组装单层（SAM），最终固定伴刀豆球蛋白A（Con A）作为识别元件。研究采用转化酶（INV）作为模型糖蛋白，通过监测Con A与糖蛋白相互作用导致的电荷转移电阻（Rct）变化实现检测。

电极预处理与批次差异研究

比较硫酸循环、氢氧化钾/过氧化氢处理及超声清洗三种预处理方法，发现氢氧化钾/过氧化氢组合能最佳清洁电极表面。研究还揭示了不同批次SPAuE的显著差异：扫描电镜显示批次#2孔隙更小且分布密集，导致阻抗谱出现异常双半圆现象。通过优化AuNs电沉积条件（2 mM HAuCl₄，-0.3 V，90秒），成功克服了批次间差异问题。

生物传感器性能验证

构建的SPAuE/AuNs/DTSP/CFB/Con A传感器对INV检测限达0.19 nM，日内和日间精密度RSD分别为6.6%和6.8%。在治疗性单抗检测中，传感器对利妥昔单抗（RTX）的响应受糖链结构和电荷影响：RTX在pH 7.4带正电，与带负电的[Fe(CN)₆]^4?/3?探针产生静电吸引，使得阻抗随浓度降低而反常升高，检测限为0.69 μM。

实际样本检测应用

在模拟细胞培养上清（DMEM培养基）中检测RTX，回收率达101.2%。分析绿色评估（AGREE）得分0.76，显示该方法符合绿色化学原则，尽管锰离子（Mn²⁺）的使用在环境友好性方面存在改进空间。

该研究通过创新性的AuNs修饰策略解决了电极批次差异问题，建立的Con A阻抗生物传感器为糖蛋白检测提供了新思路。其优势在于：无需标记、操作简便、成本低廉，特别适合生物制药过程监控。虽然对低甘露糖含量抗体的灵敏度有待提升，但该方法已展现出在生物药物质控中的实用价值，为开发下一代即时检测设备奠定了基础。研究结果发表在《Bioelectrochemistry》，为糖蛋白分析领域贡献了重要技术方案。