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
硫酸盐还原菌（sulphate-reducing bacteria, SRB）；样品基质：PBS稀释菌液（海洋病原菌培养物）
检测原理
传感器以玻璃碳电极为换能器，表面电沉积RGSs-CS纳米复合膜，RGSs提供导电通道，CS提供生物相容固定基质。经戊二醛活化后固定抗SRB抗体，BSA封闭非特异位点。当SRB与抗体特异性结合后，电极表面形成较致密的菌体层，阻碍Fe(CN)6^3−/4−氧化还原探针向电极界面扩散和电子转移，使电荷转移电阻Rct增大。EIS在10 mV、0.1 Hz–100 kHz下测量Nyquist图，半圆直径对应Rct；Rct随SRB浓度升高而增大，并与SRB浓度对数呈线性关系，从而实现无标记定量检测。
检测灵敏度
检测限: 10^2 cfu/ml（荧光显微镜可观察，原文称与阻抗法检测限相近）；线性范围: 1.8 × 10^1–1.8 × 10^7 cfu/ml（摘要）；1.8 × 10^2–1.8 × 10^7 cfu/ml（ΔRct–log校准）；斜率: 14.94；R^2 = 0.99；拟合式: Rct = 14.94 log NSRB + 114.2
效应效果
该传感器对SRB响应明显，对海洋病原菌Vibrio anguillarum选择性高：1.8×10^7 cfu/ml的V. anguillarum仅引起Rct轻微变化；其浓度低于1.8×10^5 cfu/ml时Rct几乎不变，高于该浓度时变化小于20（原文单位缺失）。电沉积复合膜信号在12 h后趋于稳定，传感器制备时间短于10 min，优于需12 h以上的自组装单分子层方法。荧光显微镜在10^2 cfu/ml可观察到SRB聚集，与阻抗法检测限相近。作者认为该传感器成本低、制备可控、重现性好，可用于SRB快速检测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻璃碳电极（GC electrode），经Al2O3抛光，作为阻抗测量工作电极
- 纳米材料修饰层：还原氧化石墨烯片（RGSs）掺杂壳聚糖（CS）纳米复合水凝胶膜，由RGSs-CS溶液在-2.5 V电沉积300 s形成，提供导电通道与生物相容固定基质
- 交联活化层：1%戊二醛（glutaraldehyde），活化RGSs-CS膜表面以固定抗体
- 识别元件：抗SRB兔抗体（anti-SRB antibody, Ab），5 mg/mL，4℃孵育10 h，特异性识别硫酸盐还原菌
- 封闭层：1%牛血清白蛋白（BSA），封闭非特异性结合位点
- 电化学探针/信号介质：1 M KCl中含10 mM K3Fe(CN)6的Fe(CN)6^3−/4−氧化还原探针，用于EIS电荷转移阻抗读出
中文摘要
本文报道了一种掺杂还原氧化石墨烯片（RGSs）的阻抗免疫传感器，并结合可控电沉积技术用于选择性检测海洋病原性硫酸盐还原菌（SRB）。通过原子力显微镜、傅里叶变换红外光谱和循环伏安法研究了RGSs形貌及RGSs掺杂壳聚糖（CS）纳米复合膜的电化学性能；利用电化学阻抗谱和循环伏安法验证传感器体系的逐步组装过程。以Fe(CN)6^3−/4−为氧化还原探针进行法拉第阻抗谱电荷转移测量，用于测定SRB浓度。随着SRB浓度升高，Nyquist图中等于电荷转移电阻（Rct）的半圆直径增大；在1.8×10^1–1.8×10^7 cfu/ml范围内，Rct与SRB浓度呈线性关系。该阻抗生物传感器对SRB有明显响应，而对Vibrio angillarum无明显响应，表现出高选择性。基于CS的生物相容性和RGSs的良好导电性，构建了新型纳米复合膜，用于固定生物与化学目标物并发展新型生物传感器。
英文摘要
A facile, sensitive and reliable impedimetric immunosensor doped with reduced graphene sheets (RGSs) and combined with a controllable electrodeposition technique was developed for the selective detection of marine pathogenic sulphate-reducing bacteria (SRB). The morphology of RGSs and the electrochemical properties of RGSs-doped chitosan (CS) nanocomposite film were investigated by atomic force microscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, and cyclic voltammetry (CV). Electrochemical impedance spectroscopy and CV were used to verify the stepwise assembly of the sensor system. Faradic impedance spectroscopy for charge transfer for the redox probe Fe(CN)(6)(3-/4-) was done to determine SRB concentrations. The diameter of the Nyquist diagram that is equal to the charge-transfer resistance (R(ct)) increased with increasing SRB concentration. A linear relationship between R(ct) and SRB concentration was obtained in the SRB concentration range of 1.8×10(1) to 1.8×10(7) cfu/ml. The impedimetric biosensor gave a distinct response to SRB, but had no obvious response to Vibrio angillarum. It showed a high selectivity for the detection of the pathogen. Based on a combination of the biocompatibility of CS and good electrical conductivity of RGSs, a nanocomposite film with novel architecture was used to immobilize biological and chemical targets and to develop a new type of biosensor.