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
小鼠单克隆IgG（mouse monoclonal IgG，PBS）、肌氨酸（sarcosine，PBS）、硫化镉（CdS，蒸馏水）、氯化钾（KCl，水溶液）
检测原理
该传感器为两终端金叉指微电极器件，施加1 mV交流激励，在20 Hz–1 kHz范围内测量阻抗。被测物进入亚克力流池后，与Au电极/溶液界面接触；对IgG等蛋白，金表面可发生亲和结合，对小分子则改变局部离子浓度。界面状态变化扰动金属电极间的电荷转移动力学和溶液/双电层阻抗，使阻抗幅值或相对PBS、蒸馏水的百分比变化随浓度改变。浓度升高时，IgG在400 Hz下阻抗由6140 Ω降至3682.5 Ω；sarcosine和CdS的相对阻抗变化增大；KCl阻抗下降。未使用酶催化、HCR或RCA等放大策略。
检测灵敏度
LOD: 1 pM（原文：detection limits as low as 1 pM）
效应效果
该传感器可区分皮摩尔、纳摩尔和微摩尔浓度。对小鼠单克隆IgG，400 Hz阻抗随浓度从1 pM、10 pM、1 nM、5 nM、50 nM到100 µM依次由6140 Ω、5564 Ω、4619 Ω、4331 Ω、4023 Ω降至3682.5 Ω。肌氨酸在20 Hz下相对PBS阻抗变化为28%、31%、32%、33%、37%（1 pM至100 mM）；CdS相对蒸馏水变化为22%、29%、36%、44%（1 pM至50 mM）；KCl在500 Hz下相对10 mM变化为10%、39%、43%（20–40 mM）。文中未报告RSD、稳定性、回收率或与ELISA/HPLC/qPCR对比，作者认为需进一步研究选择性，并主张用于低浓度有毒生化物种检测。
传感器的构成
- 基底：4 in. 玻璃晶圆（glass wafer），提供机械支撑与绝缘基底
- 光刻胶：正性光刻胶 SPR220 3.0，旋涂并曝光用于图形化
- 粘附层：10 nm 铬（Cr），蒸镀以增强金与玻璃结合
- 换能电极：100 nm 金叉指电极（Au IDT/IDA），25对电极，叉指间距5 µm，作为阻抗换能器
- 微流控流池：亚克力（acrylic）流池，O-ring密封，储液体积78 µL，用于样品引入与清洗
- 识别/响应界面：未明确固定识别元件；Au表面依靠金对蛋白的亲和性及溶液离子浓度变化直接响应
中文摘要
本文设计并制备了一种基于阻抗的电化学生物传感器，用于检测多种化学与生物物种。器件以玻璃为基底，采用金叉指电极作为传感界面，并配合亚克力材料制备带进样口和出样口的微流控流池，储液体积为78 µL。检测采用电化学阻抗谱（EIS），对两终端器件的阻抗响应进行测试。结果表明，该传感器在皮摩尔浓度水平下对小鼠单克隆IgG、肌氨酸、硫化镉和氯化钾均表现出较高灵敏度，能够区分皮摩尔、纳摩尔和微摩尔等不同浓度范围，展示了用于低浓度有毒生化物种检测的可行性。
英文摘要
An impedance based electrochemical biosensor was designed and fabricated for the detection of various chemical and biological species, with glass as substrate material and gold interdigitated electrodes. A flow cell with inlet and outlet ports for the microfluidic chamber was designed and fabricated using acrylic material with a reservoir volume of 78 μl. The feasibility of the fabricated sensor for detecting very low concentration of chemical and biological species was demonstrated. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) was employed as the detection technique. The impedance based response of the two-terminal device revealed a very high sensitivity with low concentrations of mouse monoclonal IgG, sarcosine, cadmium sulphide (CdS) and potassium chloride (KCl) at pico mole levels.