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
癌胚抗原（CEA, carcinoembryonic antigen），样品基质为人血清及缓冲液标准溶液
检测原理
该传感器为无标记安培免疫传感器。CS-Fc复合膜中的二茂铁（Fc）作为内置氧化还原探针，在玻璃碳电极表面发生可逆氧化还原反应，产生阳极峰电流；Au-Gra纳米杂化膜通过金纳米粒子与石墨烯的协同导电作用增强电子传递，并为anti-CEA提供高负载固定微环境。当CEA与固定于电极表面的anti-CEA特异性结合后，形成绝缘的抗体-抗原蛋白层，增加电极界面阻抗，阻碍Fc与电极之间的电子转移，使阳极峰电流随CEA浓度升高而降低。检测在0.05 M LiClO4-glycine缓冲液（pH 6.86）中通过循环伏安/安培法记录峰电流，无需酶标记或化学发光放大，依靠导电杂化膜和抗体高负载实现高灵敏度。
检测灵敏度
LOD: 3.4 pg/mL (signal/noise = 3)；线性范围: 0.01–80.0 ng/mL；灵敏度斜率: -0.5289 μA/(ng/mL)；R = 0.9991
效应效果
传感器对CA 125、CA 19-9、CA 15-3、AFP、BSA、抗坏血酸、L-半胱氨酸、L-谷氨酸、L-赖氨酸和多巴胺等20 ng/mL干扰物无显著干扰，电流比Ic/Ib在0.9817–1.0205之间，选择性良好。5个独立制备电极检测20 ng/mL CEA的相对标准偏差为2.45%；100次CV扫描后阳极峰电流RSD为3.27%，稳定性良好。6份临床人血清样品与ELISA比较，相对偏差在-8.31%至7.58%之间，结果一致。作者认为该传感器具有高导电性、高灵敏度、长寿命、低成本和实时检测等优点，适用于临床CEA检测及低水平蛋白分析。
传感器的构成
- 基底电极：玻璃碳电极（GCE），作为工作电极与电子传导基底。
- 复合膜层：壳聚糖-二茂铁（CS-Fc）与纳米二氧化钛（nano-TiO2）复合膜（CS-Fc+TiO2），提供成膜、生物相容、稳定支撑及内置氧化还原探针二茂铁（Fc）。
- 纳米杂化导电层：金纳米粒子-石墨烯（Au-Gra）纳米杂化膜，由金纳米粒子（Au NPs）和石墨烯（Gra）组成，增强导电性并为抗体固定提供微环境。
- 识别元件：抗CEA单克隆抗体（anti-CEA），通过Au-Gra与抗体酰胺基团相互作用固定，特异性识别CEA。
- 封闭层：0.25%牛血清白蛋白（BSA），封闭剩余活性位点，减少非特异性吸附。
- 检测介质：0.05 M LiClO4-glycine缓冲液（pH 6.86），提供离子导电环境；二茂铁（Fc）作为内置氧化还原探针产生电流信号。
中文摘要
本文基于壳聚糖-二茂铁（CS-Fc）与纳米二氧化钛（nano-TiO2）复合膜及金纳米粒子-石墨烯（Au-Gra）纳米杂化，构建一种无标记安培免疫传感器用于检测癌胚抗原（CEA）。先在裸玻璃碳电极（GCE）上修饰CS-Fc+TiO2复合膜，再通过自组装策略在其表面形成Au-Gra纳米杂化膜，随后利用Au-Gra与抗CEA抗体酰胺基团的强相互作用固定anti-CEA。Au-Gra杂化膜为生物分子固定提供适宜微环境，提高抗体表面覆盖量并增强灵敏度；石墨烯与金纳米粒子的协同作用赋予膜良好导电性。SEM和CV表征修饰过程。优化条件下，传感器对CEA呈良好安培响应，线性范围0.01–80 ng/mL，检出限3.4 pg/mL（信噪比=3）。结果表明该免疫传感器具有高导电性、高灵敏度、长寿命等优点，在临床检测及低水平蛋白检测中具有应用潜力。
英文摘要
A new label-free amperometric immunosensor was developed for detection of carcinoembryonic antigen (CEA) based on chitosan-ferrocene (CS-Fc) and nano-TiO(2) (CS-Fc+TiO(2)) complex film and gold nanoparticles-graphene (Au-Gra) nanohybrid. CS-Fc+TiO(2) composite membrane was first modified on a bare glass carbon electrode. Then Au-Gra nanohybrid was formed on the CS-Fc+TiO(2) membrane by self-assembly strategy. Next, further immobilization of anti-CEA was constructed according to the strong interaction between Au-Gra and the amido groups of anti-CEA. Since Au-Gra nanohybrid films provided a congenial microenvironment for the immobilization of biomolecules, the surface coverage of antibody protein could be enhanced and the sensitivity of the immunosensor has been improved. The good electronic conductive characteristic might be attributed to the synergistic effect of graphene nanosheets and Au NPs. The modified process was characterized by scanning electron microscope (SEM) and cyclic voltammetry (CV). Under optimized conditions, the resulting biosensor displayed good amperometric response to CEA with linear range from 0.01 to 80 ng/mL and a detection limit of 3.4 pg/mL (signal/noise=3). The results demonstrated that the immunosensor has advantages of high conduction, sensitivity, and long life time. This assay approach showed a great potential in clinical applications and detection of low level proteins.