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
人巨细胞病毒（human cytomegalovirus, CMV）感染的人foreskin成纤维细胞（HFF）培养体系；样品基质：DMEM细胞培养液（含10% FBS或10% Nu Serum、青链霉素）
检测原理
人foreskin成纤维细胞（HFF）贴附于PEDOT:TsO互指微电极表面，形成细胞-电极界面。健康细胞膜低频下近似绝缘，阻挡离子扩散，使低频阻抗随细胞贴附、铺展和增殖升高。加入人巨细胞病毒（CMV）后，病毒诱导细胞骨架重排、细胞收缩、丝状突起及凋亡样核变化，改变细胞覆盖面积、膜电容和界面电阻。传感器在0.2 Hz–100 kHz施加10 mV交流信号，选取2 Hz计算细胞指数CI=(Zcell(t)/Zcell(0)-1)×100。感染后2 Hz阻抗先出现局部峰值，随后下降至局部谷值，反映病毒引起的细胞重塑。该过程无标记、无电子供体，信号随病毒剂量和感染程度变化；不同稀释度下2 Hz阻抗变化与病毒量相关，初始峰随剂量时间移动。
检测灵敏度
原文未报告 LOD、线性范围、灵敏度斜率或相关系数。
效应效果
该传感器在HFF细胞培养体系中实现无标记、实时检测。MOI 3人CMV感染后，2 Hz阻抗约2 hpi内明显波动，3 h内可检测感染；细胞病变效应约8–10 hpi出现，电化学检测早数小时。对照组加培养基后，操作扰动30 min内趋于平台，10 h内因增殖缓慢上升。HFF在TOPAS和PEDOT:TsO表面培养一周仍正常贴附增殖。不同稀释度CMV初步实验显示2 Hz阻抗变化与病毒量相关，初始峰随剂量时间移动，但未给出LOD、线性范围或回收率。作者认为该低成本、可一次性、适合量产的电化学平台可缩短病毒诊断时间，替代或补充PCR、ELISA等耗时方法。
传感器的构成
- 微流控基底：TOPAS 5013L循环烯烃共聚物上下件，注塑成型，提供芯片结构、入口/出口和电连接。
- 微通道层：ARcare 90106压敏胶（PSA），激光烧蚀定义80 μm厚微通道与储液区，控制流体。
- 换能器电极：PEDOT:TsO导电聚合物互指微电极阵列，EDOT与Fe(III)-tosylate原位聚合，面电阻约100 Ω/sq，光刻图案化。
- 识别元件：人foreskin成纤维细胞（HFF）单层，直接接种于PEDOT:TsO表面，作为全细胞识别层响应病毒感染。
- 无标记体系：未添加标记物、封闭剂或电子供体，基于非法拉第低频阻抗响应。
- 信号读出：电化学阻抗谱（EIS）两电极模式，0.2 Hz–100 kHz、10 mV，2 Hz计算细胞指数（CI）。
中文摘要
医学诊断领域对简单、低成本且可一次性使用的检测设备需求不断增长。本文报道了一种无标记、全聚合物电化学生物传感器，用于急性病毒病的快速检测。该传感器基于导电聚合物PEDOT:TsO微电极和微流控系统，通过电化学阻抗谱（EIS）与视频延时显微镜实时监测人细胞培养中的病毒感染动态。人foreskin成纤维细胞（HFF）直接接种于PEDOT:TsO互指微电极表面，作为全细胞识别层；当人巨细胞病毒（CMV）感染细胞后，细胞膜和细胞骨架发生早期变化，改变电极-细胞界面的低频阻抗。作者利用该实时电化学技术测量细胞对CMV的即时响应，在3小时内即可检测到感染，比传统成像技术观察到细胞病变效应早数小时。原子力显微镜（AFM）和扫描离子电导显微镜（SICM）成像进一步证实，病毒感染早期即引起细胞收缩、丝状突起和凋亡样核变化。该全聚合物微系统具有低成本、可一次性使用和适合大规模生产的潜力。
英文摘要
The demand in the field of medical diagnostics for simple, cost efficient and disposable devices is growing. Here, we present a label free, all-polymer electrochemical biosensor for detection of acute viral disease. The dynamics of a viral infection in human cell culture was investigated in a micro fluidic system on conductive polymer PEDOT:TsO microelectrodes by electrochemical impedance spectroscopy and video time lapse microscopy. Employing this sensitive, real time electrochemical technique, we could measure the immediate cell response to cytomegalovirus, and detect an infection within 3h, which is several hours before the cytopathic effect is apparent with conventional imaging techniques. Atomic force microscopy and scanning ion conductance microscopy imaging consolidate the electrochemical measurements by demonstrating early virus induced changes in cell morphology of apparent programmed cell death.