免疫球蛋白G（IgG）是人体免疫系统中最重要的抗体之一，其中IgG1亚型在免疫反应中扮演关键角色。传统检测IgG1的方法依赖于抗体，但这些方法存在成本高、制备复杂等问题。近年来，分子印迹聚合物（MIPs）作为一种新型的生物模拟受体，因其低成本、高稳定性和特异性而受到关注。然而，将MIPs与光学传感器技术有效结合一直是研究的难点。

意大利佛罗伦萨大学和比萨大学的研究团队开发出一种新型的生物传感器，利用分子印迹聚去甲肾上腺素（MIPNE）技术，结合生物层干涉测量（BLI）平台，实现了在未经处理的人血清中对免疫球蛋白G1（IgG1）的高灵敏度检测。这一成果不仅为免疫球蛋白检测提供了新的技术手段，也为生物传感器技术的发展开辟了新的方向。

研究内容

图 1 光纤功能化及IgG1生物传感过程示意图

BLI传感器的核心结构为末端带有内参层和外功能层的光纤探针。研究团队通过“蘸取-读取”操作，将MIPNE薄膜修饰的光纤尖端浸入仅4μL的样品中，利用光干涉信号变化实时监测分子结合过程。如图1所示，传感器工作流程包括基线校准（A）、analyte结合（B）和dissociation（C）三个阶段，通过光谱位移精确量化IgG1浓度。

图 2 IgG1在缓冲液中的校准曲线及结合/解离/再生过程

实验数据显示，该传感器在缓冲液中对IgG1的检测限（LOD）达0.54±0.01μg/mL，定量限（LOQ）为2.09±0.02μg/mL，相对标准偏差（avRSD）仅5.3%。更关键的是，在未经处理的人血清中，其回收率（% RE）达99.7%，avRSD为3%，性能远超此前开发的SPR生物传感器。图2对比了不同修饰光纤（APS®和AR2G）的检测性能，其中APS®因氨基锚定作用表现出15倍更高的灵敏度。

图 3 MIPNE生物传感器对不同免疫球蛋白类别的特异性测试

研究团队通过交叉反应实验验证了传感器的高选择性。如图3所示，面对IgA、IgE、IgM等血清免疫球蛋白及人血清白蛋白（HSA），传感器对IgG1的信号响应比干扰物高8.4-111.6倍。即使在IgG亚型检测中，由于MIPNE对IgG1表位的特异性识别，其对IgG2/3/4的选择性因子（α）均大于4.8，实现了同源蛋白的精准区分。

这种“免抗体”检测模式在临床场景中展现出显著优势：一方面，避免了抗体生产的复杂工艺和批间差异；另一方面，MIPNE薄膜可通过简单化学处理重复使用超百次，单传感器检测成本降至传统方法的1/20。针对人血清中IgG1的定量分析，标准加入法测得结果为7.5±0.4mg/mL，与临床参考方法（nephelometry）的偏差仅0.3%。

该研究首次证明了神经递质衍生的分子印迹聚合物与BLI平台结合的可行性，为无抗体生物传感开辟了新路径。目前，团队已启动自动化传感器阵列的开发，计划将检测通量提升至96通道，并探索其在自身免疫性疾病（如类风湿关节炎）和感染性疾病中的诊断应用。随着精准医疗的发展，这种低成本、高稳定性的检测技术有望重塑POCT（即时检测）市场。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.bios.2024.117095