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
人α-凝血酶（human α-thrombin）；样品基质：人血清（human serum）
检测原理
该传感器采用无标记阻抗法检测凝血酶。MWCNT修饰SPCE提高电极粗糙度和电荷转移能力，经电化学氧化后表面生成羧基，再通过EDC/NHS与5′-氨基凝血酶适配体形成酰胺键共价固定。当人α-凝血酶与适配体特异性结合时，电极界面形成适配体-蛋白复合物，改变界面构象并阻碍[Fe(CN)6]3−/4−在电极表面的电子转移，使电荷转移电阻Rct增大。EIS在+0.24 V、10 kHz–50 mHz、AC 10 mV下采集阻抗谱，拟合等效电路后以Rct作为分析信号。凝血酶浓度越高，Rct越大，在0.39–1.95 nM范围内呈线性关系。
检测灵敏度
LOD: 105 pM；线性范围: 0.39–1.95 nM；相关系数: 0.99；斜率: 10.86 kΩ/nM；方程: Rct (kOhm) = 10.86 [α-thrombin (nM)] + 4.41 (n = 5)
效应效果
选择性方面，凝血酶和酪氨酸酶直接吸附于MWCNT/SPCE表面时Rct增加幅度相近，说明非特异性吸附对两种蛋白影响相似；适配体固定后，凝血酶结合使Rct增加约15 kΩ，而酪氨酸酶无变化，表明识别元件提供特异性。重现性方面，1.95 nM凝血酶下5次重复测定RSD为7.5%。论文未报告长期稳定性、实际血清加标回收率或与ELISA、HPLC、qPCR等方法的对比。作者认为该无标记EIS适配体传感器具有低成本、快速、可靠和便携潜力，可通过更换不同适配体序列用于其他蛋白检测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：自制丝网印刷碳电极（SPCEs），含工作电极、参比电极和对电极，使用碳墨（Electrodag 423SS）、银/氯化银墨（Electrodag 6037SS）和绝缘墨（Minico 7000 Blue），作为电化学换能器。
- 纳米材料修饰层：多壁碳纳米管（MWCNTs）粉末，1 mg/mL THF悬液滴涂7 μL并干燥，经+1.40 V、2 min电化学氧化生成羧基，提高粗糙度、电荷转移和适配体固定。
- 共价偶联层：50 mM磷酸缓冲液含5 mM EDC和8 mM NHS，用于表面羧基与适配体5′-氨基的酰胺键偶联。
- 识别元件：5′-氨基修饰DNA适配体（5′ NH2-GGTTGGTGTGGTTGG-3′），54.5 nM醋酸缓冲液pH 4.8浸渍1 h，特异性结合人α-凝血酶。
- 封闭剂：1%牛血清白蛋白（BSA）溶液处理1 h，减少非特异性吸附。
- 氧化还原探针：5 mM [Fe(CN)6]3−/4−（PBS 50 mM pH 7.4），作为EIS电子转移指示剂，用于测量Rct。
- 检测仪器/读出：AUTOLAB PGSTAT-30-FRA进行EIS，+0.24 V、10 kHz–50 mHz、AC 10 mV，拟合等效电路并取Rct为分析信号。
中文摘要
本文报道了一种基于电化学阻抗谱（EIS）的无标记生物电子检测方法，用于检测适配体与人α-凝血酶之间的特异性相互作用。作者以多壁碳纳米管（MWCNTs）修饰丝网印刷碳电极（SPCEs），利用MWCNTs提高电极表面粗糙度、电荷转移能力和适配体负载量，使修饰电极相比裸SPCEs具有更优的阻抗响应。5′-氨基修饰的凝血酶适配体通过EDC/NHS共价化学固定于MWCNT/SPCE表面，随后在5 mM [Fe(CN)6]3−/4−氧化还原探针存在下，利用EIS监测电荷转移电阻（Rct）变化，实现凝血酶的无标记检测。该方法检出限为105 pM，表明其可作为蛋白检测的替代电化学生物传感器，并有望通过更换不同适配体序列用于其他蛋白分析。
英文摘要
A label-free bioelectronic detection of aptamer-thrombin interaction based on electrochemical impedance spectroscopy (EIS) technique is reported. Multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) were used as modifiers of screen-printed carbon electrotransducers (SPCEs), showing improved characteristics compared to the bare SPCEs. 5'amino linked aptamer sequence was immobilized onto the modified SPCEs and then the binding of thrombin to aptamer sequence was monitored by EIS transduction of the resistance to charge transfer (Rct) in the presence of 5 mM [Fe(CN)(6)](3-/4-), obtaining a detection limit of 105 pM. This study represents an alternative electrochemical biosensor for the detection of proteins with interest for future applications.