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
半乳糖凝集素-3（galectin-3，Gal-3）；样品基质：PBS 缓冲液（pH 7.4/7.2）中的标准品溶液，面向组织/临床样品
检测原理
D-(+)-半乳糖共价偶联在功能化 SWCNT 表面，作为识别元件。当样品中的 galectin-3 与 D-(+)-半乳糖特异性结合时，galectin-3 作为电子供体向 p 型 SWCNT 转移电子，改变 SWCNT 通道中的载流子浓度，使器件电阻上升、电流下降。Mo 电极间施加电压并测量 I-V 特性，以有无 galectin-3 的电阻差定义灵敏度 [(Rm-R0)/R0]。在 0.0156–0.03125 μg/100 μL 范围内，结合量增加使电子转移增强，灵敏度随浓度升高；高于该范围后因 SWCNT 多数载流子饱和，电阻不再显著增加。该过程无需酶、荧光或电化学标记，属于无标记电阻式检测。
检测灵敏度
原文未报告 LOD、线性范围、灵敏度斜率或 R^2。报告灵敏度：无 galectin-3 样品为 18.7；含 galectin-3 样品最大为 31.3（0.3125 μg/100 μL）；灵敏度随 galectin-3 浓度在 0.0156–0.03125 μg/100 μL 范围内增加；测试浓度为 0.5–0.0156 μg/100 μL 两倍系列稀释。
效应效果
该传感器基于 galectin-3 凝集素对 D-(+)-半乳糖的特异性识别，表现出对目标蛋白的高选择性，无需抗体或外源标记。作者称其结合较抗原-抗体非共价作用更稳定、可逆性更低，器件小型化且响应快速，所有电流通过检测点，有利于提高灵敏度。实验在 PBS 中以两倍系列稀释测试 0.5–0.0156 μg/100 μL galectin-3，含目标样品最大灵敏度 31.3，空白 18.7，在 0.0156–0.03125 μg/100 μL 范围内灵敏度随浓度增加，高于该范围后因载流子饱和不再增加。文中未报告 RSD、实际样品回收率或 ELISA/HPLC/qPCR 定量对比，但认为其可作为替代 ELISA/Western blot 的便捷、低成本癌症标志物检测工具。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：SiO2 基底上光刻制备 Mo 电极，作为两电极换能器，降低暗电流并支持 p 型 SWCNT-FET 导电
- 纳米材料修饰层：纯化并经 HNO3/NaClO3 和 SOCl2 化学功能化的 SWCNTs（引入 -COOH/-COCl），分散于 DCE 后滴涂于 Mo 电极间，形成导电通道
- 识别元件：D-(+)-半乳糖（D-(+)-galactose）共价偶联在 SWCNT-COCl 表面，作为 galectin-3 的碳水化合物识别配体
- 被测物结合层：galectin-3 与 D-(+)-半乳糖特异性结合，形成 galectin-3/SWCNT 复合物
- 信号标记/放大：无外源标记；galectin-3 作为电子供体向 SWCNT 转移电子，引起 p 型 SWCNT 载流子浓度变化
- 检测介质：PBS（磷酸盐缓冲液，pH 7.4/7.2）作为支持电解质，承载 galectin-3 样品
- 信号读出：Mo 电极间 I-V 测量，计算灵敏度 [(Rm-R0)/R0]，以电阻/电流变化作为输出
中文摘要
本研究合成 D-(+)-半乳糖偶联单壁碳纳米管（SWCNTs），作为新型化学探针用于癌症标志物半乳糖凝集素-3（galectin-3）的检测。为研究 galectin-3 与偶联 SWCNTs 的结合，作者以钼（Mo）电极为换能器构建电化学生物传感器，通过测量有无 galectin-3 时器件电阻差异及典型电流-电压（I-V）特性，定量评估结合亲和力。结果表明，含 galectin-3 样品与不含样品相比，电化学灵敏度显著不同；在有限浓度范围内，灵敏度随 galectin-3 浓度增加而增大，最大灵敏度达 31.3（0.3125 μg/100 μL），空白样品为 18.7。该响应源于 galectin-3 与 D-(+)-半乳糖特异性结合后向 p 型 SWCNT 转移电子，导致电流下降和电阻上升。研究说明 D-(+)-半乳糖偶联 SWCNTs 可作为纳米尺度电化学生物传感器，用于癌症标志物 galectin-3 的无标记、高选择性检测，为后续临床样品检测提供基础。
英文摘要
D-(+)-Galactose-conjugated single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) were synthesized for use as biosensors to detect the cancer marker galectin-3. To investigate the binding of galectin-3 to the d-(+)-galactose-conjugated SWCNTs, an electrochemical biosensor was fabricated by using molybdenum electrodes. The binding affinities of the conjugated SWCNTs to galectin-3 were quantified using electrochemical sensitivity measurements based on the differences in resistance together with typical I-V characterization. The electrochemical sensitivity measurements of the d-(+)-galactose-conjugated SWCNTs differed significantly between the samples with and without galectin-3. This indicates that d-(+)-galactose-conjugated SWCNTs are potentially useful electrochemical biosensors for the detection of cancer marker galectin-3.