组成图示
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传感器类型
综述或非传感器论文
检测对象
蛋白（proteins）、总前列腺特异性抗原（T-PSA）、沙门氏菌（Salmonella typhimurium）、细菌孢子（bacterial spores）；样品基质：PBS、血清/临床样品（综述提及）
检测原理
该综述所述蛋白生物传感器主要采用一维纳米结构作为换能界面。聚吡咯纳米线、碳纳米管和氧化锌纳米棒具有较大比表面积，且德拜长度与结构半径相当，表面结合事件可显著改变材料电子性质。抗体或生物素等识别元件通过物理包埋、EDC/NHS 共价交联或硅烷偶联固定在纳米结构表面；目标蛋白、T-PSA 或细菌抗原结合后，引起界面电荷分布、双电层结构或电子转移阻力变化。碳纳米管和聚吡咯提供电子传导通道，氧化锌纳米棒可借助高等电点和快速电子转移响应蛋白结合。信号通过三电极体系下的电流、阻抗或伏安响应读出；FITC 或生物素-链霉亲和素体系用于荧光/亲和验证。综述未采用 HCR、RCA 或 CRISPR-Cas 等核酸放大，主要依靠纳米结构界面放大与电化学/荧光检测。
检测灵敏度
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效应效果
综述总结三类一维纳米材料在蛋白检测中的优势：聚吡咯纳米线可一步固定蛋白并允许低电流通过，适合生物相容性传感；碳纳米管促进蛋白电子转移，可用于无标记 T-PSA 检测，电流随 T-PSA 浓度增加而增大；氧化锌纳米棒具有高等电点（9.5）和快速电子转移，可用于实时蛋白检测。ELISA 与 EDC 共价固定可提高抗体附着强度，BSA 封闭降低非特异结合。作者认为一维纳米结构比二维薄膜具有更高灵敏度潜力，但实际样品加标回收率、RSD、稳定性等定量指标未在综述中统一给出。主要挑战包括固定位点特异性、器件植入人体实时监测以及环境健康问题。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：金（Au）溅射层、铂（Pt）丝/网格、Ag/AgCl 参比电极、玻璃/硅/蓝宝石/AAO 模板，提供导电与电化学测量界面
- 纳米材料修饰层：聚吡咯（PPy）纳米线、碳纳米管（CNT，SWNT/MWNT）、氧化锌（ZnO）纳米棒，提供高比表面积与电子传导通道
- 交联/固定层：EDC/NHS、3-(trimethoxysilyl)propyl aldehyde、GPS、MTS、GMBS，用于活化表面并共价固定抗体
- 识别元件：抗体（Ab）、生物素（biotin）、蛋白/抗原（如 T-PSA、Salmonella typhimurium），用于特异性捕获目标蛋白或细菌
- 信号标记物：FITC、生物素-链霉亲和素体系，用于荧光验证或亲和信号增强
- 封闭剂：牛血清白蛋白（BSA），用于 ELISA 中封闭非特异结合位点
- 电解质/氧化还原探针：K3[Fe(CN)6]、氨基酸、LiClO4、KCl、Na2SO4，用于电化学检测与界面电荷转移
中文摘要
本文综述了基于电化学方法开发蛋白质生物传感器的研究进展。高灵敏度蛋白生物检测传感器可采用多种纳米材料构建，其性能取决于生物材料与纳米结构相互作用类型。一维纳米结构如纳米线、纳米管和纳米棒因高比表面积、德拜长度与结构半径相当以及表面过程对电子性质影响显著，在生物传感中表现出优于二维薄膜的潜力。文章重点讨论聚合物纳米线、碳纳米管和氧化锌纳米棒三类一维纳米结构，分析聚合物、碳和氧化锌等材料在灵敏度、生物相容性和制备便利性方面的优势。综述按生物传感器开发三个阶段展开：生物材料制备成纳米结构、纳米结构取向排列以及蛋白质固定。对每类纳米结构，分别考察两种代表性方法，包括模板法、电化学沉积、化学气相沉积、电纺、直流/交流电场辅助排列、EDC/NHS 共价交联、ELISA 固定等。最后指出面向实时应用仍面临固定位点特异性、器件植入人体及环境健康等挑战。
英文摘要
The development of biosensors using electrochemical methods is a promising application in the field of biotechnology. High sensitivity sensors for the bio-detection of proteins have been developed using several kinds of nanomaterials. The performance of the sensors depends on the type of nanostructures with which the biomaterials interact. One dimensional (1-D) structures such as nanowires, nanotubes and nanorods are proven to have high potential for bio-applications. In this paper we review these three different kinds of nanostructures that have attracted much attention at recent times with their great performance as biosensors. Materials such as polymers, carbon and zinc oxide have been widely used for the fabrication of nanostructures because of their enhanced performance in terms of sensitivity, biocompatibility, and ease of preparation. Thus we consider polymer nanowires, carbon nanotubes and zinc oxide nanorods for discussion in this paper. We consider three stages in the development of biosensors: (a) fabrication of biomaterials into nanostructures, (b) alignment of the nanostructures and (c) immobilization of proteins. Two different methods by which the biosensors can be developed at each stage for all the three nanostructures are examined. Finally, we conclude by mentioning some of the major challenges faced by many researchers who seek to fabricate biosensors for real time applications.