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
LL-37（抗菌肽，LL-37）；样品基质：尿液，亦在磷酸盐缓冲液及含 150 mM NaCl 溶液中测试。
检测原理
金互指电极表面先以 3-巯基丙酸形成自组装单分子层，暴露羧基；再用 NHS/EDAC 活化羧基，将 anti-LL37 IgG 共价固定于电极表面。尿液中的 LL-37 与抗体特异性结合后，生物分子作为极化介质改变电极/溶液界面，形成或改变双电层电容。EIS 在 0.1 V、0.1–100 kHz 下测量总阻抗，利用两端口等效电路将夹具阻抗（Rj/Cj）与样品阻抗（Rs/Cs）分离，通过去嵌入扣除 PCB 电极本身贡献，得到 LL-37 引起的本征电容/阻抗。LL-37 浓度越高，结合量越大，界面电容变化越明显，尤其在 0.1–100 Hz 低频区信号差异显著。
检测灵敏度
原文报告：The sensitivity of this biosensor for LL-37 in a urine sample can reach 50 µ g/mL（尿液样品中 LL-37 灵敏度可达 50 µg/mL）。
效应效果
该传感器利用抗 LL-37 抗体实现特异性识别，40–80 µg/mL 人血清白蛋白（HSA）加入尿液后阻抗变化不显著，说明抗体不捕获 HSA。150 mM NaCl 会显著增加溶液电导并降低总阻抗，去嵌入无法消除该干扰，因此结合后需以去离子水洗涤再测量。去嵌入后，电容随 LL-37 浓度在不同测试频率下呈线性变化；在 0.1–100 Hz 低频区不同浓度阻抗差异显著，高于 100 Hz 时双电层电容效应减弱、差异消失。传感器无需预标记目标分子，PCB 板级互指电极易于制造且成本低，原文称其检测限与 Zou 等芯片级生物传感器相当。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：FR406 PCB，自下而上 0.033 mm Cu、0.15 mm Ni、0.001 mm Au，蚀刻成互指电极，用于 EIS 换能。
- 自组装单分子层：3-mercaptopropionic acid（3-MPA）在金表面形成 SAM，提供羧基用于抗体固定。
- 交联/活化层：NHS 与 EDAC（0.1 M NHS/98% EDAC, 9/1 v/v）活化 SAM 羧基，实现抗体共价固定。
- 识别元件：anti-LL37 IgG 抗体（500 µg/mL，10 µL），特异性捕获 LL-37。
- 样品/被测物：LL-37 溶于尿液或磷酸盐缓冲液，加入电极中心孵育 10 min。
- 信号读出：PGSTAT 30 阻抗/电位仪在 0.1 V、0.1–100 kHz 测阻抗，并用等效电路去嵌入得到本征电容。
中文摘要
人体抗菌肽 LL-37 是先天防御系统中的重要分子，尿路感染（UTI）患者体内可产生 LL-37 并释放入尿液，因此 LL-37 可作为 UTI 诊断的生物标志物。本文报道一种基于印刷电路板（PCB）互指电极的电化学阻抗生物传感器，用于直接检测尿液中的 LL-37。传感器以 FR406 PCB 上的金互指电极为换能器，表面用 3-巯基丙酸形成自组装单分子层，并通过 NHS/EDAC 交联固定抗 LL-37 抗体，以提高对目标肽的特异性。检测时，LL-37 与抗体结合后改变电极界面双电层电容，从而引起阻抗变化；通过两端口等效电路对夹具阻抗进行去嵌入，可扣除 PCB 电极本身影响，获得与 LL-37 浓度相关的本征阻抗/电容。该传感器无需对目标分子预标记，具有制造简单、成本低、可直接用于尿液样品等优点，原文报告其在尿液样品中对 LL-37 的灵敏度可达 50 µg/mL。
英文摘要
An antimicrobial peptide, LL-37, is found in an innate defense system of humans. Patients who suffer urinary tract infection (UTI) will generate LL-37 and which is released into urine. LL-37 can be used as an indicator for the diagnosis of UTI. We have designed a biosensor with an interdigitated electrode on a printed-circuit board (PCB). The surface of the electrode was modified with 3-mercaptopropionic acid and immobilized with anti-LL37 antibody to improve the specificity of the biosensor. By de-embedding jig impedance, the impedance associated with the change of LL-37 concentration was calculated. The sensitivity of this biosensor for LL-37 in a urine sample can reach 50 μg/mL.