组成图示
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传感器类型
其他（单纳米线电导生物传感器）
检测对象
免疫球蛋白E（IgE）；样品基质：PBS缓冲液中的蛋白标准品（可拓展至血液、组织间液、唾液等体液）
检测原理
传感器以单根PANI纳米线作为p型导电通道，Au电极提供电学接触。IgE适配体通过5′端磷酸基团与PANI表面氨基在EDC/NHS作用下共价固定，保持折叠构象。当IgE加入PBS时，适配体特异性结合IgE；由于IgE在pH 7.4带负电且分子尺寸约10 nm，结合事件在纳米线表面引入局部负电荷并改变界面静电环境。对p型PANI而言，负电荷诱导空穴载流子积累，降低电阻、提高电导。单根纳米线直径约100 nm、比表面高，适配体密度高且亲和力高（Kd约10 nM），使极低浓度IgE即可引起可测电导变化。信号通过Au电极间电导/电位实时读出，无需荧光或酶标记放大。
检测灵敏度
LOD: 0.56 pg/mL（约2.8 fM）；动态范围: 1.0 pg/mL–22.0 ng/mL
效应效果
该传感器选择性良好：加入BSA和结构相似的IgG时电导无显著变化，未修饰PANI纳米线加入IgE亦无响应，说明信号来自适配体特异性结合。响应速度快，通常5 s内达到实时响应。动态范围为1.0 pg/mL至22.0 ng/mL，LOD为0.56 pg/mL（约2.8 fM），明显优于碳纳米管场效应晶体管适配体传感器（250 pM）。数据误差棒较大但趋势清晰。可再生性方面，6个独立器件中4个可重复使用4次且无明显灵敏度下降，2个在3次后纳米线断裂。作者认为其无标记、实时、低样品消耗、可多路复用，适合蛋白生物标志物即时检测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：Si/SiO₂基底上预沉积Au微电极，提供导电接触与电学读出
- 纳米通道模板：PMMA纳米通道（100 nm宽、100 nm深、5 mm长），限定单根PANI纳米线位置与尺寸
- 纳米线换能层：PANI纳米线，由0.01 M苯胺在0.1 M HCl中电化学聚合生成，作为p型导电通道
- 识别元件：IgE适配体（单链DNA），5′端经EDC/NHS与PANI表面氨基共价偶联，特异性结合IgE
- 封闭层：PBS（10 mM，pH 7.4）含2 mg/mL BSA，封闭PANI表面非特异吸附位点
- 信号标记物：无标记检测；6-FAM标记适配体仅用于荧光显微镜验证固定
- 读出层：Au电极间施加恒定电流/电位，监测PANI纳米线电导变化
中文摘要
本文报道了一种基于适配体功能化单根聚苯胺（PANI）纳米线的高灵敏、无标记电导生物传感器，用于检测过敏生物标志物免疫球蛋白E（IgE）。单根PANI纳米线通过电子束光刻制备的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）纳米通道内，在预先沉积的金电极之间电化学聚合苯胺原位生长，可精确控制纳米线尺寸与位置。PANI表面丰富的氨基在EDC/NHS存在下与IgE适配体5′端磷酸基团共价偶联，使适配体保持折叠构象自由度。IgE与固定适配体特异性结合后，负电荷在p型PANI纳米线表面引起载流子积累，使纳米线电导实时增加。该传感器在10 pg/mL IgE下即可快速响应，响应时间通常小于5 s，动态范围为1.0 pg/mL至22.0 ng/mL，检出限为0.56 pg/mL（约2.8 fM），显著低于碳纳米管场效应晶体管适配体传感器。非特异性蛋白BSA和IgG不引起明显电导变化，传感器可经0.1 M HCl再生并重复使用，具有无标记、实时、低样品消耗和潜在多路复用优势，适用于蛋白生物标志物即时检测。
英文摘要
A highly sensitive, conductometric and label-free biosensor for the detection of immunoglobulin E (IgE) is developed based on the immobilzation of the IgE aptamer onto a single polyaniline nanowire electrochemically synthesized in a facile and controllable way.