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
重组H5血凝素（H5 HA，Influenza A H5N1 A/Vietnam/1203/04）；样品基质：10%小鼠血清（ICR SCID）
检测原理
生物素化α2,3-连接糖链（3′SLex/3′SLN）经链霉亲和素固定于SPCE工作电极，作为H5N1 HA的受体模拟物。样品中H5 HA与糖链结合后，再与抗H5抗体功能化的EAM纳米颗粒结合，形成糖链–HA–抗H5–EAM复合物。通过磁性分离和洗涤，将目标HA从10%小鼠血清中富集并去除干扰。EAM由γ-Fe2O3核和聚苯胺壳组成，聚苯胺经盐酸掺杂呈电活性导电态，AuNPs增强电极电子传递。循环伏安测量中，捕获的EAM越多，聚苯胺氧化还原电荷转移越大，总电荷ΔQ随H5浓度增加而增大，从而实现定量检测。
检测灵敏度
LOD: 1.4 μM（10%小鼠血清中重组H5 HA）
效应效果
该传感器在10%小鼠血清中对重组H5 HA的检测灵敏度为1.4 μM，信号检测时间约10 min，样品制备约75 min，SPCE可提前3个月制备。H5与3′SLex结合时平均ΔQ为0.47444±0.0230 mC，显著高于阴性对照；H1（1.4 μM）与抗H5-EAM组合的ΔQ为0.22594±0.0115 mC，与H5阴性对照无显著差异，表明对H5相对H1具有高特异性。非H5结合糖链GT3和6′SLN信号更低。磁性分离可去除血清基质干扰，含/不含血清样品ΔQ相近。作者认为其快速、特异、经济、可重复，适合现场/即时检测禽流感及生物安全监测，并可扩展至其他流感亚型。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：丝网印刷碳电极（SPCE），含碳工作电极和银/氯化银（Ag/AgCl）参比/对电极，聚合物背衬，用于循环伏安（CV）测量。
- 电极交联层：2.5 mM 戊二醛（glutaraldehyde），处理工作区以固定后续纳米材料/生物分子。
- 电子传导修饰层：金纳米颗粒（AuNPs），增强电子传递并放大电流响应。
- 亲和固定层：链霉亲和素（streptavidin），结合生物素化糖链/复合物。
- 识别元件（受体模拟）：生物素化糖链（3′SLex、3′SLN、GT3、6′SLN），模拟宿主糖受体并选择性结合HA。
- 信号标记/换能纳米颗粒：电活性磁性（EAM）聚苯胺/γ-氧化铁（γ-Fe2O3）核壳纳米颗粒，聚苯胺导电、γ-Fe2O3磁性分离。
- 识别元件（抗体）：抗H5单克隆抗体IgG2或抗H1多克隆抗体，物理吸附于EAM表面识别HA。
- 封闭剂：0.1% 酪蛋白（casein）封闭缓冲液，减少EAM表面非特异结合。
- 掺杂剂：盐酸（HCl），掺杂聚苯胺使其电活性并产生电荷转移信号。
中文摘要
电活性磁性（EAM）纳米颗粒由苯胺单体在γ-氧化铁（γ-Fe2O3）核周围聚合形成，是用于检测甲型流感病毒（FLUAV）H5N1（A/Vietnam/1203/04）表面糖蛋白血凝素（HA）的直接电荷转移生物传感器的基础。H5N1优先结合α2,3-连接的宿主糖受体。EAM纳米颗粒经抗目标HA抗体免疫功能化。与10%小鼠血清中的HA预孵育的糖链再与抗HA–EAM复合物孵育。抗HA–EAM复合物有效作为从血清基质中分离HA的免疫磁性分离器。EAM纳米颗粒作为循环伏安测量的生物传感器换能器，聚苯胺经盐酸掺杂而具有电活性。实验结果表明，该生物传感器能在10%小鼠血清中检测重组H5 HA至1.4 μM，并与H1（H1N1 A/South Carolina/1/18）相比对H5具有高特异性。该新设计将EAM纳米颗粒应用于灵敏、特异、经济且易用的生物传感器，可用于疾病监测和生物安全。
英文摘要
Electrically active magnetic (EAM) nanoparticles, consisting of aniline monomer polymerized around gamma iron(III) oxide (γ-Fe(2)O(3)) cores, serve as the basis of a direct-charge transfer biosensor developed for detection of surface glycoprotein hemagglutinin (HA) from the Influenza A virus (FLUAV) H5N1 (A/Vietnam/1203/04). H5N1 preferentially binds α2,3-linked host glycan receptors. EAM nanoparticles were immunofunctionalized with antibodies against target HA. Glycans preincubated with HA in 10% mouse serum were incubated with anti-HA-EAM complexes. The anti-HA-EAM complexes effectively acted as immunomagnetic separator of HA from mouse serum matrix. EAM nanoparticles served as the biosensor transducer for cyclic voltammetry measurements. The polyaniline was made electrically active by hydrochloric acid doping. Experimental results indicate that the biosensor is able to detect recombinant H5 HA at 1.4 μM in 10% mouse serum, with high specificity for H5 as compared to H1 (H1N1 A/South Carolina/1/18). This novel design applies EAM nanoparticles in a sensitive, specific, affordable, and easy-to-use biosensor with applications in disease monitoring and biosecurity.