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
D-二聚体（D-dimer）；样品基质：PBS缓冲液、肝素化大鼠血
检测原理
金微电极表面先形成氨基硫醇自组装单分子层，再用EDC/NHS将SWCNT-COOH的羧基活化为NHS酯并共价连接，随后抗D-二聚体抗体通过NHS酯固定，酪蛋白封闭非特异性位点。检测时，D-dimer与抗体特异性结合形成免疫复合物。免疫复合物负电荷增加会改变SWCNT-COOH界面电荷分布，并增强碳纳米管导电性，使电极/电解液界面电荷转移电阻Rct下降。EIS在PBS中测量Nyquist谱，并用Randles等效电路拟合，Rct与D-dimer浓度对数呈线性关系，从而实现无标记阻抗检测。该体系未使用酶促或核酸放大，主要依靠CNT导电增强和微电极低噪声获得灵敏度。
检测灵敏度
LOD: 0.1 pg/mL (0.53 fM)；线性范围: 0.1 pg/mL to 2 μg/mL (0.53 fM to 0.01 μM)；灵敏度: 40.1 kΩ μM−1
效应效果
该传感器响应时间为10 min，重现性RSD为8.2%（n=4）。在肝素化大鼠血中加标1 ng/mL（5.3 pM）D-dimer时，阻抗谱与PBS中差异小于10%，未观察到血成分可检测干扰，显示一定抗干扰能力；未报告其他蛋白选择性实验。与聚吡咯修饰宏电极相比，检出限由0.1 ng/mL降至0.1 pg/mL，约低4000倍；饱和上限由10 ng/mL提高至2 μg/mL，约高5倍；响应时间由45 min缩短至10 min。与聚吡咯修饰微电极相比，LOD由0.4 ng/mL降至0.1 pg/mL，线性上限由0.4 μg/mL提高至2 μg/mL。作者认为其满足DVT快速检测需求，可集成到point-of-care微系统。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：P型硅片(P-type Si)上热氧化SiO2、Ti粘附层和Au微电极，SiO2/Si3N4钝化层，活性Au微电极面积9×10^-4 cm2，作为工作电极
- 自组装单分子层：11-氨基-1-十一烷硫醇(11-amino-1-undecanethiol, amino thiol)在金表面形成SAM，提供氨基用于共价连接
- 纳米材料修饰层：羧基功能化单壁碳纳米管(SWCNT-COOH)经EDC/NHS活化后共价连接至氨基硫醇层，提高界面导电性并固定抗体
- 识别元件：抗D-二聚体还原抗体(anti-D-dimer reduced antibody, Fab fragment hyst-ScAc)通过NHS ester共价固定于SWCNT-COOH，特异性识别D-dimer
- 封闭剂：酪蛋白(casein, 50 mg/mL)封闭未反应和非特异性位点
- 信号标记物：无(label-free)，D-dimer结合后免疫复合物负电荷增加并改变SWCNT-COOH界面导电性
中文摘要
D-二聚体检测已成为深静脉血栓和肺栓塞诊断中的关键项目。本文采用面积为9×10^-4 cm2的金微电极，开发了一种用于无标记检测深静脉血栓生物标志物D-二聚体的阻抗免疫传感器。该传感器基于羧基功能化单壁碳纳米管（SWCNT-COOH），抗D-二聚体抗体通过共价结合固定在纳米管表面。作者利用电化学阻抗谱（EIS）、循环伏安法（CV）和原子力显微镜（AFM）对生物层的电学性质和形貌进行了表征。阻抗微免疫传感器获得了40.1 kΩ μM^-1的灵敏度、0.1 pg/mL（0.53 fM）的检出限，以及0.1 pg/mL至2 μg/mL（0.53 fM至0.01 μM）的线性范围。结果表明，碳纳米管与微电极的结合可获得高灵敏度和宽动态范围，传感器响应时间为10 min，重现性良好（RSD 8.2%，n=4）。
英文摘要
Measurement of D-dimer has subsequently become an essential element in the diagnostics of deep vein thrombosis and pulmonary embolism; in this context microelectrodes with an area of 9×10(-4) cm(2) were used to develop impedimetric immunosensor for detecting deep venous thrombosis biomarker (D-dimer). The biosensor is based on functionalized carbon nanotubes (SWCNT-COOH) where the antibody (anti-D-dimer) was immobilized by covalent binding. The electrical properties and the morphology of the biolayer were characterized by electrochemical impedance spectroscopy (EIS), cyclic voltammetry and atomic force spectroscopy (AFM). Impedimetric microimmunosensor allows to obtain sensitivity of 40.1 kΩ μM(-1) and detection limit of 0.1 pg/mL (0.53 fM) with linear range from 0.1 pg/mL to 2 μg/mL (0.53 fM to 0.01 μM). We demonstrate that using carbon nanotubes and microelectrodes, high sensitivity and dynamic range were obtained. The biosensor exhibited a short response time of 10 min. Moreover, the studied immunosensor exhibits good reproducibility (R.S.D. 8.2%, n=4).