CN103267731A - 采用比色分析的官能化与磁分离快速诊断传感器 - Google Patents

Abstract

本发明将介绍一种基于聚二乙炔的比色法传感器，可实现磁分离和表面官能化，能够对多种目标分子或微生物进行检测，可用于快速诊断和分子传感用途，包括临床医学、食品安全检查、现场护理检测试剂套件等。

Description

采用比色分析的官能化与磁分离快速诊断传感器

技术领域

本发明应用领域涉及聚二乙炔、超顺磁性氧化铁纳米颗粒、比色传感器、生物传感器、快速诊断、现场护理测试。 

背景技术

本发明介绍一种基于比色法的官能化磁分离传感器，凭借聚二乙炔（PDA）的比色特性和超顺磁氧化铁纳米颗粒（SPION）的磁性可用于快速诊断和分子检测等用途。 

根据第6,183,772号专利和第20110059867项专利用途说明，聚二乙炔囊泡可用作分子传感器。通过将二乙炔单体与多种磷脂混合合成囊泡，从而形成脂质体结构。囊泡官能化后，可通过受体-配体的相互作用选择特定的分析物（从捕获生物分子到微生物）。囊泡通常保存在溶液中，或者固定在固体基质（通常是玻璃）上，并且通常会与微阵列格式中的样本混合。借助明显的颜色变化和量化的吸收偏移与荧光光谱偏移进行检测；因此可用于快速检测分析物。 

聚二乙炔是由-ene/-yne键以不同的组合方式构成的共轭聚合物。该结构使其拥有三等非线性光学特性，可以吸收多种光子(Abe等人1992年,Carter等人1985年)。因此，许多文献都对PDA进行了广泛研究，发现PDA可作为各种外界刺激的传感器，包括pH值变化、温度变化、添加乙醇和受体-配体相互作用等((Jonas等1999年,Mino,Tamura和Ogawa 1991年,Charych等1993年,Charoenthai等2011年))。受体-配体相互作用的检测对快速诊断应用十分有帮助，可用于食品科学到临床医学等多个领域。最新资料表明，PDA脂质体已被用于检测食源性细菌((dos Santos Pires等2011年))、神经毒素((Charych等1996年))、抗体((Kim,Park和Sim 2011年,Kolusheva等2001年))和其他生物分子((Kolusheva等2006年))。 

PDA可用作传感器的潜力促进了其他PDA形态的开发，包括固体有机基质和薄膜。可将PDA封装进多孔溶胶-凝胶玻璃器皿中(专利号6,395,561)并可用于制造双层膜，用以检测挥发性有机化合物、病毒颗粒和其他有机分子。此外，还有专利将PDA融入到琼脂状固体有机基质中，可用于检测体液中的细菌(专利号7,794,968)。 

本发明提供了一项易于合成、经济节约且功能性更强大的解决方案，能改善传感器与分析物的直接关系，而且可以通过磁分离法从溶液中分离。 

发明内容

本发明旨在介绍比色传感器，在检测分析物浓度时观察易于识别的直观颜色变化。作为传感器，它能利用特定受体选择性地捕获分析物，将颜色变化作为分析物检测的标准。该传感器旨在直接与含分析物的溶液混合，使其与分析物直接作用，从而缩短捕获分析物所需的时间。如果检测到一定浓度的分析物，那么传感器会表现出颜色的变化，从而降低得出假阳性结果的可能性。此外，还可通过磁分离法从溶液中分离出来，从而防止在确定颜色变化的过程中溶液带来干扰作用。 

将聚二乙炔（PDA）用作比色传感器，将超顺磁氧化铁纳米颗粒（SPION）用作磁性内核可实现上述目的。当聚合物主链受到外部刺激时，PDA会吸收不同波长的光，所谓外部刺激包括由聚合物表面分析物分子间的空间位阻引起的物理扰动。此外，使用SPION可以相对加快溶液中传感器的磁分离速度。 

本发明介绍了利用各种方法以适当的比例将疏水性SPION表面的二乙炔单体进行聚合，可通过SPION内核得到亲水性聚二乙炔颗粒。随后，这些颗粒经过紫外灯照射恢复到原来的蓝色，之后借助抗体或者蛋白质等不同的分子结构进行官能化，可用于检测不同的分析物。由于颗粒表面的受体-配体相互作用，这些颗粒还具有变色的特征，可以从深蓝色变成不同程度的粉色或不同程度的红色。不论在分析物检测之前还是之后，颗粒始终都具备从溶液中进行磁分离的特 性，只需将磁源用于含有该种颗粒的溶液中。利用不同的受体可对生物分子到微生物等不同分析物进行检测。如果检测到相应浓度的分析物，那么颗粒会表现出颜色变化。 

附图说明

图1为含有疏水性SPION内核的PDA传感器。合成后颗粒呈蓝色，通过磁分离法从本体溶液中分离出来。大部分颗粒仍悬浮在水溶液中。向颗粒容器内添加无水乙醇使得PDA表层溶胀，从而导致颜色变为亮红色。变色后仍可进行磁分离。 

图2为利用赖氨酸衍生物对二乙炔单体进行改性后PDA/SPIONs的亲水性提高了。利用未改性的二乙炔单体合成的PDA/SPIONs在水中的悬浮性很差，颗粒积聚在空气中和水面上（PCDA/OA-SPIONs）。在合成过程中，经赖氨酸衍生物修饰的二乙炔能够显著提高颗粒在水介质（Lys-PCDA/OA-SPIONs)中的悬浮性。经过长期储存后赖氨酸衍生物会沉淀在水介质底部。 

图3为添加乙醇后PDA/DMPC囊泡的颜色发生变化。添加乙醇会使PDA/DMPC囊泡的表面颜色发生和吸光度都会发生变化。PDA纳米颗粒的最大吸光度发生在640-650nm之间，而当其受到pH值、温度变化和机械干扰等外界刺激时，最大吸光度发生在540-550nm之间。吸光度和颜色变化的程度会受到PDA纳米颗粒成分变化的影响。 

图4为添加乙醇可使PDA/SPIONs的吸光度发生变化。用蒸馏水稀释后，PDA/SPIONs的最大吸光度发生在640-650nm之间。添加乙醇后吸光度发生变化，最大值出现在550nm处。分别得出蒸馏水稀释后和添加乙醇后的标准吸光度。 

图5为随着合成过程中赖氨酸-PCDA与SPION比值的不断增大，赖氨酸-PCDA/SPION传感器特性的变化情况。(A)未添加乙醇时，增加赖氨酸-PCDA/SPION传感器中PDA的重量%可加深蓝色传感器的色彩，而添加乙醇后传感器则呈亮粉色。(B)将传感器置于磷酸盐缓冲液中，标准吸光度发生在650nm处，最高值也发生在 650nm处。(C)将传感器置于添加了乙醇的溶液中，标准吸光度出现在650nm处，但最大值出现在540nm处。(D)对赖氨酸-PCDA与SPION不同比值条件下的比色反应值进行对比，可以看出比色反应值随PDA重量%增加而增加。 

图6为合成传感器操作全过程图解。利用抗体或适配子等受体对PDA/SPION传感器进行官能化后就能专门针对目标分子进行检测。受体-配体交互作用产生的压力作用于PDA层表面，PDA主链发生力学应变，从而导致其颜色从蓝色变成粉色，直至变成红色。在混合颗粒溶液中，可对传感器进行磁法隔离，从而更便于识别具体的颜色变化情况。 

图7为添加乙醇后，膜上PDA颜色的固定变化。由于遇乙醇后发生反应，载体上固定的PDA发生明显的颜色变化。在遇刺激物发生反应后，固定PDA的具体浓度会影响到载体颜色变化的速度。 

图8为在不同浓度的马IgG溶液中添加PDA并不断增加其重量%，观察抗马IgG官能化赖氨酸-PCDA/SPION传感器的变化情况。PDA重量%值列于每幅图的上方。分别将传感器与不同浓度的马IgG溶液混合—1mg/mL(A)、0.5mg/mL(B)、0.1mg/mL(C)和0.01mg/mL（D)。传感器的颜色发生明显的变化。根据洗后残留的颗粒可以得出，在合成过程中PDA重量%的值为85%时赖氨酸-PCDA与SPION的比值达到最佳。而PDA重量%低于80%的传感器颜色变化则没那么明显。 

图9为将PDA与不同浓度的马IgG溶液混合且PDA的重量%不断增加，抗马IgG官能化赖氨酸-PCDA/SPION吸光度的偏移情况。设标准吸光度发生在650nm，观察在540nm时吸光度的偏移情况。将传感器分别与1mg/mL(A)、0.5mg/mL(B)、0.1mg/mL(C)和0.01mg/mL（D)马IgG混合。当且仅当PDA的重量%达到85-95%时，传感器的吸光度最大值发生在540nm，与之前观测到的颜色变化相符。而PDA重量%低于80%的传感器吸光度未发生变化，因此比值不能达到最佳。 

图10为将不同重量%的PDA分别与浓度为0.01、0.1和0.5 mg/mL的马IgG溶液混合，抗马IgG官能化赖氨酸-PCDA/SPION传感器的吸光度光谱。当PDA重量%为95(A)、90(B)、85(C)、80(D)、75(E)、70(F)、65(G)和60（H)时，传感器的标准吸光度光谱为650nm，可观察540nm时比色迁移情况。当PDA的重量%为85-95时，传感器的峰值出现在540nm处；而低于80时，传感器的吸光度未发生变化。经过比色反应分析，当PDA的重量%为85时，传感器的性能达到最佳，与0.01mg/mL抗马IgG的标准显色反应相比，0.5mg/mL和0.1mg/mL时传感器的比色反应分别为2.01%和1.70%。相比之下，当传感器中PDA的重量%为90时，传感器的比色反应分别为1.48%与1.42%；重量%为95时，分别为1.37%与1.27%。 

图11为牛血清蛋白（BSA）官能化赖氨酸-PCDA/SPION对抗BSA抗体的比色反应。赖氨酸-PCDA/OA-SPION与含10%抗BSA抗体的不同浓度纯化抗血清混合后，表面被牛血清蛋白官能化。在加入抗血清中(I)之前传感器呈黑色，之后与抗血清混合(II)，然后利用磁分离法分离并冲洗。传感器颜色由粉红色变成紫色，直至暗紫色，分别对应抗BSA抗体(III)的浓度由大到小。 

图12为与抗BSA抗体混合后形成的牛血清蛋白（BSA）官能化赖氨酸-PCDA/OA-SPION传感器的吸光度偏移与比色反应分析。(A)与含10%抗BSA抗体的抗血清混合后形成的BSA官能化赖氨酸-PCDA/OA-SPION归一化至650nm用以观察540nm处的吸光度偏移。随着抗BSA抗体浓度的增加，550nm处的吸光值也相应增加（用黑色箭头标示），与之前PDA/SPION与乙醇混合类似。图中展示了分析所用的部分96孔微孔板洗后的传感器图片。(B)对BSA官能化赖氨酸-PCDA/OA-SPION的比色反应开展还原分析。比色反应是指与阴性对照相比，在550nm-650nm区间内不同浓度抗BSA的吸光度值。随着抗BSA抗体浓度的增加，比色反应值呈双曲回归状态。 

具体实施方式

本发明介绍了一种可用比色法检测的官能化磁分离传感器，能与特定的分析物组合，适用于从临床医学诊断到食品污染检测再到军 用及个人现场护理检测试剂盒等各种快速诊断用途。该传感器可提供相关的诊断结果，无需购买专业分析设备或试剂。本发明在水溶液中将二乙炔单体聚合到疏水性SPION表面，随后利用不同受体对SPION表面进行官能化，从而形成传感器。 

通过将亲水性赖氨酸衍生物与羧酸头组进行配对可提高单体的亲水性，因此在使用前应先对二乙炔单体进行改性。SPION内核上的改性单体组合充分利用了单体的烃链与疏水性SPION油酸表面之间的疏水性作用。对颗粒进行紫外线照射使得单体通过拓扑聚合作用形成ene-yne键交替的聚合物表层。结果显示，聚合作用可使二乙炔层更稳定，防止SPION内核的释放。在这一过程中，最显著的是沉淀物的颜色由棕色变为蓝色。本发明同时利用了疏水作用和聚合作用两大原理，用以研发出可用比色法检测且能被磁分离法分离的颗粒。图1是合成之后的深蓝色PDA/SPION（1a）和磁分离过程（1b）。图2展示了单体修饰后颗粒的亲水性得到改善。 

用于快速诊断的传感器，PDA在SPION上组合后，能够完全继承PDA的比色特性，并且当且仅当在检测到相应浓度的分析物时颜色才会发生变化。图3展示了囊泡的颜色变化情况，这里的囊泡是根据3:2的摩尔比例将PDA与二肉豆蔻酰磷脂酰胆碱（DMPC）混合而来的。我们都知道这些囊泡在受到外部刺激时颜色由蓝色剧变为红色，类似于添加乙醇后PDA表层的溶胀反应。另外，也可能出现中间态的紫色，这取决于PDA结构的具体组成。与此类似的是，将PDA/SPION浸入乙醇中会导致所有颗粒变红，见图1（1c）。图1（1d）显示颗粒在颜色演变后仍保持其磁性特性。图4显示添加乙醇前后吸光度的峰值相近。图5显示添加乙醇前（5b）后（5c)经过赖氨酸修饰的PDA/SPION随着制备过程中PDA对SPION比例的增加吸收光谱的变化情况，可以看出PDA比例高的情况下比色反应更强。 

PDA/SPION表层通过受体分子进行了官能化，使其能够捕获分析物，受体分子涵盖了从DNA和RNA适配子到抗体Fab区域。合成过程充分利用了改性二乙炔表面羧酸组的特性，并且通过各种化学交联剂实现。以抗体官能化为例，抗体减少将影响到功能性巯基组， 然后借助1-乙基-3-（3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺（EDC），利用N-[β-马来酰亚胺基酸]酰肼三氟乙酸（BMPH）交联剂和活化羧酸在颗粒表面形成共轭聚合物。与二乙炔单体共轭结合的抗体比例是可以调节的，旨在调节传感器对分析物特定浓度区间的反应。 

图6为传感器操作示意图。分析物与受体结合后，相邻分析物间的空间位阻会引起PDA主链的力学应变，从而导致颜色变为红色或紫色。含有被捕获分析物的传感器可利用磁源进行分离，可去除其他可能干扰变色过程的分子。该传感器仅在检测到相关浓度的分析物时才会发生变色反应，降低了假阳性结果的可能性，同时也无需购置其他分析设备如分光光度计和荧光显微镜等。此外，为了用于其他传感用途，传感器还可固定于柔性或刚性基质上。图7展示了固定在膜上的PDA所具备的功能，并且在加入乙醇后颜色由蓝色变为红色的过程。 

图8-12展示了生物分子检测过程中传感器的比色特性。图8-10展示的是PDA合成物中PDA的重量%为60-95，当它与马IgG溶液混合后，表面不同程度官能化的PDA/SPION传感器的颜色变化和吸光度光谱偏移。图中可以看出含85-95重量%PDA的传感器显示出从蓝色变深到浅紫色的显著色变，而含80以下重量%PDA的传感器则不能用于生物分子检测。PDA/SPION传感器的其他比色反应现象见图11-12，图中的传感器首先经牛血清蛋白（BSA）官能化，然后再与含抗-BSA抗体的抗血清进行混合。针对抗BSA/BSA相互作用，传感器呈黑色至不同亮度的紫色。抗BSA的浓度越高产生的粉紫色越亮，而浓度较低会导致颜色变成暗紫色（图11）。直观观察到的现象与比色反应的量化分析结果相符，由此得出传感器的比色反应值与目标底物的浓度成双曲回归关系（图12)。此外，使用BSA对传感器表面进行官能化的结果表明：1）PDA/SPION传感器可灵活应用于不同传感用途；2）传感器能够从复合溶液中捕获目标分子并可通过简单的常用磁铁进行分离。 

以上是本发明依据现有结果介绍的功能，随后将介绍传感器合成的具体信息。我们并不认为将抗体作为受体分子的应用有限，而是 把它当做一种范例，通过化学交联剂应用于其他受体分子。 

实用案例： 

例1：通过纳米沉淀法合成的具有比色性检测特性的磁分离传感器。 

将来自Alfa Aesar的10,12-二十五烷基二炔酸（PCDA）溶于氯仿中，用0.45μm PTFE膜冲洗过滤，然后用氮气流烘干得到白色粉末。利用来自Sigma Aldrich的六水合氯化铁、七水合硫酸亚铁和油酸（90%，工业级）通过氢氧化铵共沉淀法合成疏水性SPION。聚合物形成后，通过磁分离法用乙醇和蒸馏水对SPION冲洗几次，相分离可以除去水层，用乙醇再冲洗几次，在氮气流下干燥。然后，在含有9.9mL超纯水中进行磁力搅拌，使得表面形成小涡流。将15mg过滤后的PCDA和1.5mg SPION（10重量%）溶于100μL四氢呋喃（THF）中。然后将THF溶液以滴管方式加入持续搅拌的水中。PCDA的最终浓度为1.5mg/mL。接下来，让水溶液再敞口搅拌30分钟，从而让THF得以挥发。然后将溶液置于254nm处照射1分钟，生成深蓝色沉淀物。最后沉淀物通过磁分离法用蒸馏水清洗几次，然后将其溶解于水溶液。 

例2：PDA/SPION的颜色变化。 

PDA/SPION的合成方法如例1所述。将颗粒从水溶液中分离，然后溶解于无水乙醇中，从而形成红色溶液。添加乙醇前后的颗粒性质可用紫外可见分光光度计以10nm为最小单位测量其在300-700nm之间的吸收光谱变化情况。通过透射电子显微镜（TEM）对颗粒进行观察，将颗粒水溶液样品滴到聚醋酸甲基乙烯脂覆盖的400目铜栅上，用滤纸吸去残液然后用飞利浦CM10透射电子显微镜进行观察。 

例3：提高PDA/SPION的亲水性。 

将来自Alfa Aesar的10和12-二十五烷基二炔酸（PCDA）溶于氯仿中，用0.45μm PTFE膜进行注射过滤，然后在氮气流下干燥得 到白色粉末。来自Sigma Aldrich的Nα和Nα-双（羧甲基）-L-赖氨酸水合物可以直接使用，无需纯化。让PCDA与EDC和NHS在氯仿：乙醇（1:1）溶液中反应，然后将反应混合物逐滴加入赖氨酸二甲亚砜溶液中，赖氨酸用量比PCDA多2倍摩尔量，从而使得赖氨酸的伯胺通过EDC/NHS化学偶联剂与PCDA的羧酸头组共轭结合。通过添加过量蒸馏水使混合物中的反应产物沉淀。在4C条件下离心收集沉淀物，去除尿素衍生物副产品和多余赖氨酸。收集的沉淀物用氯仿和水进行萃取提纯。从有机相中提取最终产物并在氮气流下干燥，得到干燥的白色粉末。由于改性PCDA合成PDA/SPION的过程与例1类似，因此只需将5重量%SPION替换为使用10重量%。颗粒的性质检测见例2。 

例4：优化PDA/SPION的研发过程。 

将来自Alfa Aesar的10,12-二十五烷基二炔酸（PCDA）溶于氯仿中，用0.45μm PTFE膜进行注射过滤，然后在氮气流下干燥得到白色粉末。Nα，Nα-双（羧甲基）-L-赖氨酸水合物可以直接使用，无需纯化。将PCDA溶入氯仿（HPLC级）与乙醇1:1混合液中，其中溶液中应含有至少1.25摩尔过量NHS和1.5摩尔过量EDC，搅拌过夜使其形成胺抗应变PCDA介质，从而使得赖氨酸的伯胺通过EDC/NHS化学偶联剂与PCDA的羧酸头组共轭结合。用20%重量/体积的食盐水冲洗该介质，并用氯仿进行萃取，用无水硫酸钠干燥得到白色粉末，然后将其溶入四氢呋喃（THF）中制成20mM溶液。向超纯水中添加1.2摩尔过量BCML配成20mg/mL溶液，搅拌溶解并逐滴加入三乙胺（TEA）。将所有BCML溶液逐滴加入含NHS-活化PCDA的THF中，这一行为持续30分钟，并且用注射泵不停搅拌，然后封口搅拌过夜。将1M盐酸（HCl）逐滴加入该溶液中直至形成白色乳状液（~pH1），然后用旋转蒸发器浓缩，用1M盐酸冲洗几次，然后干燥。最后，将回收的沉淀物溶解在氯仿和甲醇的1:1混合溶液中，用0.45μm的PTFE膜过滤，并干燥，得到略带紫色的白色粉末。PDA/SPION合成过程是将62.5mg/mL的改性PCDA和30mg/mL的 SPION同时添加到1.1mLTHF中，然后逐滴加入盛有25mL超纯水的50mL烧杯中，在机械搅拌下以12mL/h的速度加入，之后搅拌20分钟，在254nm下照射1分钟，然后用磁分离法进行水洗，保持SPION用量不变，并且根据60-95重量％的范围变化改性PCDA的重量百分数（重量％）。如例2中所述对颗粒进行性质检测，并测试对乙醇的反应。使用Biotek Epoch紫外/可见分光光度计测试比色反应，在400-700nm范围内以10nm为增量，测量透过30.3mL等分的Greiner Bio-One UV-Star 96孔微孔板中的样品，并记录数据。 

例5：利用抗马IgG官能化PDA/SPION对马IgG进行检测。 

PDA/SPION的合成如例4所述，并有所改动。颗粒先与EDC和N-羟基（磺基-NHS）在0.1M、pH4.7的MES缓冲液中进行活化，冲洗并重复两次，紧接着对颗粒进行照射。将各重量%样品翻滚混合于pH7.2的磷酸盐（PBS）缓冲液中，4C过夜，通过磁分离法用PBS对其进行清洗，然后与40mM乙醇胺混合于pH值为8.3的水中，从而阻断未反应的磺基-NHS位点，由此生成与各样品中所含PCDA摩尔分数等量的马IgG官能化颗粒。用PBS对颗粒再冲洗几次，然后在254nm时以1mJ/cm²的10脉冲进行交联。要对IgG抗体进行测定，需要等份各重量%的PDA/SPION官能化样品，分别用4mL的0、0.01、0.1、0.5和1mg/mL马IgG，在PBS缓冲液中进行观察，然后在室温下混合，在观察，直至出现明显的颜色变化（6小时）。按照设定时间间隔对颗粒进行拍照，通过固定照明和相机设置来控制白底数码照片。混合完成后，在分析前首先用PBS缓冲液对颗粒冲洗3次，去除所有来自马IgG溶液的干扰影响。如例4所述记录比色反应。 

例6：利用BSA官能化PDA/SPION检测兔抗牛血清蛋白（BSA）抗血清。 

PDA/SPION的合成如例5所述，用纯化的20mg/mL牛血清蛋白（BSA）代替例5中的抗马IgG抗体，在0.1M、pH7.2的PBS缓冲 液中对颗粒进行官能化。从Rockland Immunochemicals公司购买的兔抗牛血清蛋白（BSA）抗血清，用作试验材料。根据制造商的说明，用PBS冲洗两次，使用Amicon Ultra-15 10kDa的MWCO管在离心力为4000的情况下离心20分钟，除去叠氮化钠。用PBS分别将抗血清溶液稀释到80、40、20、10、5、2和1mg/mL时总抗血清蛋白的浓度。制造商规格说明显示抗血清总蛋白中约10%为抗BSA抗体。BSA官能化的颗粒与1毫升不同浓度的抗BSA抗血清在7mL试管中进行混合，然后与PBS和20mg/mL的Sigma Aldrich纯化鸡卵清溶菌酶混合作为阴性对照。混合后第一个小时需进行监控，然后过夜。混合所需时间为18.5小时。每个抗-BSA样品都要用PBS冲洗4次，直至将泡沫消除，如例5所述记录比色反应，但在此之前需将它们溶解在0.9mL PBS缓冲液中。 

参考文献 

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Claims (7)

1.基于聚二乙炔的传感器，其能控制颜色变化并且能通过磁分离法分离，

优选所述的传感器的颗粒物理结构由疏水性超顺磁氧化铁纳米颗粒内核构成，

优选所述传感器颗粒的物理结构由二乙炔单体构成，包含亲水分子改性后的10,12-三酸、10,12-二十五烷基二炔酸和10,12-二十八烷基二炔酸，也可能包含Nα，Nα-双（羧甲基）-L-赖氨酸的水合物和其它水溶性的物质，

优选所述传感器的疏水性SPION和改性二乙炔单体浸入水溶液中后会导致二乙炔单体在SPION表面合成，

优选所述传感器的颗粒组成、大小和稳定性可通过改变二乙炔单体和SPION的浓度以及添加量进行调节，

优选所述传感器的颗粒在254nm下照射会产生深蓝色。

2.权利要求1中所述传感器，其表面可被大量分子官能化，这里分子包括抗体、DNA和RNA适配子、配体以及其他生物分子，

优选所述传感器可通过选择特定的交联剂、功能性分子和共轭结合缓冲液，借助不同的分子实现官能化，

优选所述传感器的特定受体使其能够捕获相应的分析物，包括多种分子诸如C-抗应变蛋白、免疫球蛋白G、铜绿假单胞菌和表皮葡萄球菌等微生物。

3.权利要求2中所述传感器，将分析物掺入其系统中会导致颜色由蓝色变为红色或紫色，

优选在所述传感器中，与目标无关的物体不会引发颜色转变，

优选所述传感器在检测时受体-配体相互作用不会影响其磁性特性。

4.权利要求3中所述传感器，使用传感器磁场能将被捕获分子从体系中分离，

优选所述传感器能实现将无关物体从系统中去除，同时保留分析物-传感器复合物。

5.权利要求4中所述传感器，仅在目标分析物浓度在可调节范围内时颜色才会发生变化，

优选所述传感器在任何分析物浓度低于可检测浓度的情况下均无法呈现明显的颜色变化，

优选所述传感器可根据分析物调整特定分析物的可检测浓度范围，其中可以包括跨单位的每毫米的象形图、毫微克/每毫米、微克/毫米和克/毫米。

6.权利要求5中所述传感器，无需专业设备和/或试剂分析颜色变化。

7.权利要求6中所述传感器，可将其固定于刚性或柔性固体基质而不影响其传感器功能。

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