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
血管内皮生长因子（VEGF）；样品基质：人工血清（artificial serum）
检测原理
该传感器以固定于电极表面的VEGF-R1/Flt-1作为识别元件，当样品中的VEGF与受体结合后，在电极界面形成额外的蛋白层，增加界面疏水性和空间位阻，阻碍溶液中K3[Fe(CN)6]/K4[Fe(CN)6]氧化还原探针在电极表面的电子转移。电化学阻抗谱中，电荷转移电阻Ret随VEGF浓度增加而增大。以ΔRet=Ret(VEGF-R1/VEGF)-Ret(VEGF-R1)作为响应信号，在100–600 fg/mL范围内与VEGF浓度呈线性关系。方法未使用酶催化或核酸扩增，主要依靠受体-配体高亲和结合、长间隔臂提高结合比例以及氧化还原探针对界面变化的敏感响应实现检测。
检测灵敏度
LOD: 100 fg mL−1；线性范围: 100–600 fg mL−1
效应效果
该传感器分析性能良好。重复性：连续9次检测200 fg/mL VEGF，均值203.3 fg/mL，标准偏差±3.96 fg/mL，原文报告相关系数1.95%。重现性：9个独立传感器线性范围均为100–600 fg/mL，R2为0.8446–0.995。人工血清加标100、200、400 fg/mL，回收率104.5%、105.8%、103.95%，相对差4.5%、5.8%、3.95%。Kramers–Kronig拟合优度4.532–9.461，表明体系线性稳定。与SiNW-FET（4–40 ng/mL）、电化学抗体法（约38 pg/mL）和金纳米抗体法（100 pg/mL）相比，本方法LOD 100 fg/mL更低，适合肿瘤生长相关VEGF检测。
传感器的构成
- 基底/换能器：玻璃碳电极（GCE），经抛光和电化学预处理，提供导电基底并用于阻抗信号转换。
- 金属修饰层：薄金膜（Au），由AuCl3·3H2O电位沉积，提高导电性并提供自组装位点。
- 自组装单分子层：半胱胺（cysteamine, Cys）SAM，提供氨基用于戊二醛交联。
- 交联连接层：戊二醛（glutaraldehyde, GA）与亲和素（avidin, Avi），通过氨基交联固定亲和素。
- 生物素连接层：生物素（biotin, Bio），与亲和素高亲和结合，提供末端羧基用于活化。
- 活化层：EDC/NHS（碳二亚胺/N-羟基琥珀酰亚胺），活化生物素末端羧基形成活性酯。
- 识别元件：人VEGF-R1/Flt-1 Fc嵌合体，共价固定，特异性结合VEGF。
- 信号探针：K3[Fe(CN)6]/K4[Fe(CN)6]氧化还原探针，用于CV和EIS监测Ret变化。
中文摘要
本研究报道一种用于血管内皮生长因子（VEGF）阻抗检测的新型超灵敏生物传感器。首次将人血管内皮生长因子受体1（VEGF-R1，Flt-1）作为生物识别元件。通过层层共价连接将VEGF-R1固定于玻璃碳电极表面。采用循环伏安法和电化学阻抗谱表征各修饰层。以K3[Fe(CN)6]/K4[Fe(CN)6]为氧化还原探针，通过比较工作溶液与传感器表面的电子转移电阻（Ret）差异，证实VEGF与VEGF-R1的结合。该传感器VEGF检出限为100 fg/mL，线性范围为100–600 fg/mL，并表现出良好的重复性和重现性。该工作为肿瘤生长相关生物标志物的快速、低成本电化学检测提供了新策略。
英文摘要
In the presented research, a novel, ultra sensitive biosensor for the impedimetric detection of vascular endothelial growth factor (VEGF) is introduced. The human vascular endothelial growth factor receptor 1 (VEGF-R1, Flt-1) was used as a biorecognition element for the first time. The immobilization of VEGF-R1 on glassy carbon electrodes was carried out using layer-by-layer covalent attachment of VEGF-R1. The electrochemical properties of the layers constructed on the electrodes were characterized by electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and cyclic voltammetry (CV). The differences in electron transfer resistance (R(et)) between the working solution and the biosensor surface, recorded by the redox probe K(3)[Fe(CN)(6)]/K(4)[Fe(CN)(6)], confirmed the binding of VEGF to VEGF-R1. The new biosensor allowed a detection limit of 100 fg mL(-1) with a linear range of 100-600 fg mL(-1) to be obtained. The biosensor also exhibited good repeatability (with a correlation coefficient of 1.95%), and reproducibility.