组成图示
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传感器类型
综述或非传感器论文
检测对象
心肌生物标志物：肌钙蛋白I（cTnI）、肌钙蛋白T（cTnT）、肌红蛋白（Myoglobin）、CK-MB、BNP/NT-proBNP、C反应蛋白（CRP）、心脏脂肪酸结合蛋白（h-FABP）；样品基质：血清、血浆、全血
检测原理
综述中的芯片免疫传感器主要基于抗体-抗原特异性识别。捕获抗体固定在芯片、金膜、电极或微流控通道表面，心肌标志物结合后形成夹心结构；标记二抗或无标记界面变化将生物事件转换为信号。荧光/化学发光/ECL通过标记物发射光子，SPR通过界面折射率变化，SERS/SERRS通过金属纳米表面增强拉曼指纹，电化学通过酶催化或电子转移产生电流/电位，阻抗通过绝缘层改变电容/电阻，磁性颗粒通过线圈电感改变LC频率。信号强度或频率偏移随捕获标志物浓度变化。放大策略包括FRET、酶催化底物、SERS/SERRS、金属增强荧光、纳米颗粒/3DOM界面和ECL电子供体。
检测灵敏度
综述，未报告单一传感器；文中代表性数值：LOD: 2.6 ng mL−1 (CRP, 荧光LoaC)；LOD: 75–100 nM (cTnI/cTnT, FRET)；LOD: 55 nM (cTnI, QD-FRET)；LOD: 0.7 ng mL−1 (cTnT, FRET-AuNP)；LOD: 27 pg mL−1 (cTnI, 化学发光)；线性范围: 0.1–100 ng mL−1 (cTnI, 化学发光)；LOD: 1 nM (myoglobin, ECL)；LOD: 10 ng mL−1 (CRP, ECL)；LOD: 10 pg mL−1 (cTnT, SPR)；LOD: 10 ng mL−1 (cTnI, AuNP-SPR)；LOD: 100 pg mL−1 (CRP, SPR阵列)；LOD: 0.7 ng mL−1 (cTnI, MEF)；LOD: 70 ng mL−1 (myoglobin, MEF)；LOD: 0.1 ng mL−1 (BNP, MEF)；LOD: 700 ng mL−1 (CRP, MEF)；LOD: 0.3 ng mL−1 (CRP, SERRS)；LOD: 10 pg mL−1 (cTnI, 电位)；线性范围: 5–100 ng mL−1 (H-FABP, 安培)；线性范围: 80–925 ng mL−1 (myoglobin, 安培)；线性范围: 4–250 ng mL−1 (H-FABP, 安培)；线性范围: 0–50 ng mL−1 (cTnI, i-STAT)；线性范围: 10−12–10−6 M (myoglobin, 阻抗)；线性范围: 0.1–20 ng mL−1 (CRP, 3DOM阻抗)。
效应效果
综述指出，芯片免疫传感器可覆盖临床心肌标志物浓度，部分系统5–20 min出结果，但医院<60 min周转目标达成率<25%。i-STAT可用16 mL全血检测cTnI 0–50 ng/mL；安培法加标血清回收率93±5%；3DOM阻抗法CRP 0.1–20 ng/mL与临床结果一致；Tweedie微流控阻抗法在全血中检测100 ng/mL肌红蛋白；Billah混合SAM在10%和100%血清中检测10−12–10−6 M肌红蛋白。SPR/SERS/FRET/ECL等可无标记或单步检测，但复杂样品非特异结合、仪器小型化和临床验证仍是POC应用瓶颈。
传感器的构成
- 基底/换能器：玻璃棱镜-金膜（SPR）、碳印刷电极、金电极、硅FET与微流控芯片，提供光学/电学换能
- 界面修饰层：SAM、聚吡咯、银岛膜、3DOM金膜、碳纳米管或磁性微球，用于固定抗体、增强荧光/拉曼或增大界面
- 识别元件：固定化捕获抗体（单克隆/多克隆），部分方案提及适配体与蛋白印迹空腔
- 信号标记：荧光素（Alexa 647、FITC）、量子点（QD）、酶（HRP、AP、GOx）、磁性颗粒（PMP）、SERS/SERRS探针、Ru(bpy)3^2+
- 反应底物/电子供体：luminol、luciferin衍生物、p-氨基苯磷酸盐、o-联苯二胺、H2O2、三丙胺（TPA）
- 读出：荧光/化学发光/ECL/SPR/SERS/电流/电位/阻抗/磁感应频率，输出与标志物浓度相关信号
中文摘要
本综述系统考察用于检测心肌生物标志物的最新芯片化与微流控生物传感器技术。血液中心肌标志物的快速定量对急性冠脉综合征、心肌梗死等心脏疾病的分诊和管理至关重要，检测延迟会显著影响患者短期和长期预后。生物标志物检测系统的设计与制造具有多学科性质，需要生命科学和工程知识结合。综述全面概述芯片免疫传感技术应用于心肌标志物检测，讨论各配置在临床即时诊断设备中的适用性与局限，涵盖荧光、化学发光、电化学发光、表面等离子共振、拉曼、电化学、磁性颗粒及微流控集成等换能方式，并分析夹心免疫分析、FRET、无标记检测、多路复用和POC集成挑战。
英文摘要
This review examines the current state of the art lab-on-a-chip and microfluidic based biosensor technologies used in the detection of cardiac biomarkers. The determination and quantification of blood based, cardiac biomarkers are crucial in the triage and management of a range of cardiac related conditions, where time delay has a major impact on short and longer-term outcomes of a patient. The design and manufacturing of biomarker detection systems are multi-disciplinary in nature and require researchers to have knowledge of both life sciences and engineering for the full potential of this field to be realised. This review will therefore provide a comprehensive overview of chip based immunosensing technology as applied to cardiac biomarker detection, while discussing the potential suitability and limitations of each configuration for incorporation within a clinical diagnostics device suitable for point-of-care applications.