组成图示
点击图片查看大图 · 依据论文自动绘制
传感器类型
电化学生物传感器
检测对象
皮质醇（cortisol）；样品基质：唾液（saliva）及PBS标准溶液
检测原理
该传感器采用无标记电化学阻抗谱（EIS）检测。DTSP自组装单分子层在IDmE表面提供琥珀酰亚胺基团，与C-Mab氨基反应形成酰胺键，实现抗体共价固定；EA/Gly封闭未反应基团。皮质醇与固定抗体特异性结合后，在电极表面形成绝缘生物层，阻碍溶液中的Fe(CN)6^3-/4-氧化还原探针在电极界面进行电子转移，使电荷转移电阻Rct增大。EIS在0.5–10^5 Hz、5 mV扰动下记录Nyquist谱，半圆直径对应Rct；ΔRct随皮质醇浓度对数线性增加，从而实现定量检测。未使用信号放大，依赖IDmE高长宽比提高灵敏度。
检测灵敏度
LOD: 1 pM；线性范围: 1 pM–10 nM；灵敏度: 2.855 kΩ M^-1；R^2 = 0.996；归一化灵敏度: 0.441 M^-1；R^2 = 0.993；唾液基质线性范围: 3 pM–10 nM；唾液基质灵敏度: 0.294 M^-1；R^2 = 0.98
效应效果
选择性方面，对结构相似但无抗体亲和力的17-α-羟孕酮，Rct变化可忽略。归一化后，不同电极在同一浓度下的响应误差小于4%。使用稀释唾液作稀释剂虽降低灵敏度，但可掩蔽非特异干扰并提高选择性。5份去标识唾液样本与竞争ELISA结果趋势一致，EIS估计值分别为8.78、4.62、2.61、10.46、5.60 nM，ELISA为7.63、5.51、1.62、9.85、6.87 nM。分析时间约40 min，传感器可一次性使用，作者认为其适合唾液等复杂体液的即时皮质醇检测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：氧化硅片上Cr/Au互指微电极（IDmE），提供双电极阻抗换能
- 样品腔：SU-8光刻胶围绕电极形成样品池，限制65 μL样品体积
- 自组装单分子层：DTSP（dithiobis(succinimidyl propionate)）SAM，提供琥珀酰亚胺活性基团用于抗体共价固定
- 识别元件：C-Mab（皮质醇特异性单克隆抗体），通过酰胺键固定并特异性结合皮质醇
- 封闭剂：乙醇胺（EA）和甘氨酸（Gly）混合液，封闭未反应DTSP基团并去除未结合抗体
- 氧化还原探针：5 mM Fe(CN)6^3-/4-（铁氰化钾/亚铁氰化钾），用于EIS电荷转移电阻测量
- 检测介质：PBS（10 mM，pH 7.4）及稀释唾液样品，作为缓冲与样品基质
中文摘要
本文报道一种超灵敏、可一次性使用的阻抗式皮质醇生物传感器。将皮质醇特异性单克隆抗体C-Mab通过酰胺键共价固定于经双硫代双(琥珀酰亚胺基丙酸酯)DTSP自组装单分子层修饰的互指微电极IDmE表面；抗体结合后，用乙醇胺和甘氨酸混合液封闭未反应活性基团。将一次性传感器暴露于不同浓度皮质醇溶液，采用无标记电化学阻抗谱EIS测定皮质醇浓度。结果表明，EA-Gly/C-Mab/DTSP/IDmE传感器灵敏度为2.855 kΩ M^-1，可在唾液中准确检测1 pM至10 nM皮质醇。该工作证明阻抗式生物传感器可作为一次性皮质醇检测器，适用于唾液等复杂体液，并具备即时检测应用潜力。
英文摘要
This paper reports on an ultrasensitive, disposable, impedimetric biosensor for cortisol detection. C-Mab (a Cortisol specific monoclonal antibody) was covalently immobilized via amide bond on the surface of the interdigitated micro-electrodes (IDmicroEs) functionalized with dithiobis(succinimidyl propionate) (DTSP) self-assembled monolayer (SAM). After C-Mab binding, unreacted active groups of DTSP were blocked using ethanolamine (EA) and glycine (Gly) mixture. The disposable sensors were exposed to solutions with different cortisol concentrations and a label-free electrochemical impedance (EIS) technique was used to determine the cortisol concentration. EIS results confirm that the EA-Gly/C-Mab/DTSP/IDmicroE based biosensor exhibited the sensitivity of 2.855 kohms M(-1) and could accurately detect cortisol in the range of 1 pM to 10 nM in saliva. This work establishes the feasibility of using an impedance based biosensor as a disposable cortisol detector, capable of working with complex bodily fluids (e.g., saliva). The architecture enables the use of cortisol sensors at point-of-care.