组成图示
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传感器类型
电化学生物传感器
检测对象
癌胚抗原（carcinoembryonic antigen, CEA）；样品基质：人血清、PBS 标准溶液
检测原理
传感器以 SPCE 为工作电极，外磁场将 anti-CEA/多层纳米金/Au/Fe3O4 磁性颗粒固定于电极表面。BSA 封闭后，电极与含 CEA 和 HRP-CEA 的混合液孵育，CEA 与 HRP-CEA 竞争结合有限的 anti-CEA 位点。CEA 浓度越高，结合的 HRP-CEA 越少。HRP 催化 H2O2 氧化电子介质对苯二酚（HQ）生成氧化型对苯醌（BQ），BQ 在电极表面发生电还原，产生差脉冲伏安（DPV）电流。电流大小与 HRP-CEA 结合量成正比，因此随 CEA 浓度升高而下降。多层纳米金增大比表面积并提高抗体负载，增强电子转移和信号放大。
检测灵敏度
LOD: 0.001 ng mL−1 (S/N = 3)；线性范围: 0.005–50 ng mL−1；回归方程: Δi(μA)=2.575 log C(ng mL−1)+6.620；r = 0.9988
效应效果
该传感器重现性良好，5 个独立制备电极检测 0.5 ng/mL CEA 的响应为 7.8±0.28 μA，RSD 为 3.6%。选择性方面，AFP、CA125、HBsAg、HBcAg、α-甲胎蛋白、抗坏血酸、谷氨酸、尿素和葡萄糖等生理相关干扰物引起偏差均小于 5.0%。稳定性方面，40 天内 81 次检测 5.0 ng/mL CEA，响应 8.17±0.455 μA，40 天后信号下降 12%。人血清样品检测结果与化学发光法一致，RSD 为 0.55%–4.37%。单样品检测约 60 min，短于 ELISA 的 4 h 以上，且可再生、成本低，适用于临床肿瘤标志物快速检测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：固体石蜡碳糊电极（SPCE），作为工作电极提供导电基底与电子转导。
- 磁性核壳颗粒：Au/Fe3O4 核壳纳米颗粒，Fe3O4 提供磁性，Au 壳提供金表面，可被外磁场固定于 SPCE。
- 氨基化修饰层：硫脲（thiourea）与 Au 反应形成氨基化/硫脲层，提供结合位点并促进后续纳米金组装。
- 多层纳米金修饰层：金纳米颗粒（nano-Au）自组装多层，增大比表面积、提高抗体负载和电子转移。
- 识别元件：抗 CEA 抗体（anti-CEA），固定/吸附于多层纳米金表面，特异性识别 CEA。
- 封闭剂：1% 牛血清白蛋白（BSA），封闭非特异性吸附位点。
- 信号标记物：HRP 标记 CEA（HRP-CEA），与 anti-CEA 竞争结合，HRP 催化 H2O2 与 HQ 反应。
- 电子供体/介质：对苯二酚（HQ）和 H2O2，HRP 催化生成氧化介质对苯醌（BQ），用于 DPV 电流检测。
中文摘要
开发一种快速、可重复的电化学免疫传感技术，采用自组装多层纳米金包覆的磁性核壳颗粒。首先制备 Au/Fe3O4 核壳结构磁性颗粒，并通过金与硫脲反应进行氨基化修饰，随后在核壳颗粒表面自组装多层金纳米颗粒。将癌胚抗原抗体（anti-CEA）固定于上述修饰磁性颗粒上，再借助外磁场将其附着于固体石蜡碳糊电极（SPCE）表面，从而构建用于癌胚抗原（CEA）检测的新型免疫生物传感器。多层纳米金的比表面积和生物相容性显著影响该免疫分析的灵敏度与响应特征。该传感器对 CEA 的线性检测范围为 0.005–50 ng/mL，检出限（LOD）为 0.001 ng/mL，较传统酶联免疫吸附试验（ELISA）检测 CEA 的灵敏度提高约 500 倍。
英文摘要
A quick and reproducible electrochemical-based immunosensor technique, using magnetic core/shell particles that are coated with self-assembled multilayer of nanogold, has been developed. Magnetic particles that are structured from Au/Fe(3)O(4) core-shells were prepared and aminated after a reaction between gold and thiourea, and additional multilayered coatings of gold nanoparticles were assembled on the surface of the core/shell particles. The carcinoembryonic antibody (anti-CEA) was immobilized on the modified magnetic particles, which were then attached on the surface of solid paraffin carbon paste electrode (SPCE) by an external magnetic field. This is an assembly of a novel immuno biosensor for carcinoembryonic antigen (CEA). The sensitivity and response features of this immunoassay are significantly affected by the surface area and the biological compatibility of the multilayered nanogold. The linear range for the detection of CEA was from 0.005 to 50 ng mL(-1) and the limit of detection (LOD) was 0.001 ng mL(-1). The LOD is approximately 500 times more sensitive than that of the traditional enzyme-linked immunosorbent assay for CEA detection.