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（synthetic serum）、磷酸盐缓冲液标准溶液
检测原理
该传感器以金电极为换能器，半胱胺自组装单层和 PAMAM 树状分子构成界面，VEGF-R1 作为识别元件。当 VEGF 与固定于电极表面的 VEGF-R1 特异性结合后，电极/溶液界面形成更致密的蛋白层，增加空间位阻并降低氧化还原探针 Fe(CN)6^3-/4- 向电极表面的电子转移速率。采用循环伏安和电化学阻抗谱（EIS）监测界面变化：在 10 mV 交流扰动下，Nyquist 图半圆直径随 VEGF 浓度增加而增大，对应电荷转移电阻 Rct 升高。以结合前后 Rct 差值 ΔRct 作为响应信号，在 5–125 pg/mL 范围内与 VEGF 浓度呈线性关系。PAMAM 的多氨基结构提高受体负载量，戊二醛共价连接增强稳定性，无额外酶催化放大。
检测灵敏度
LOD: 5 pg/mL；线性范围: 5–125 pg/mL；R^2: 0.986–0.9996；斜率: 1035.9–1944.6
效应效果
该传感器在 50 pg/mL VEGF 标准样品中重复性良好，10 次测定平均 50.2 pg/mL，标准差 ±0.74 pg/mL，RSD 1.47%。12 个独立传感器重现性较好，校准曲线 R^2 为 0.986–0.9996。4 °C 干燥保存 20 天，15 天内活性无明显下降，18 天损失 3.6%，20 天损失约 5.1%。人工血清加标 20、40、60 pg/mL 的 VEGF 检测值分别为 20.18、40.31、60.1 pg/mL，回收率 100.2%–100.9%。论文未报告与 ELISA/HPLC/qPCR 的直接对比；引言提及已有 VEGF 微电极传感器 LOD 约 38 pg/mL，本文 LOD 为 5 pg/mL。作者认为其可用于肿瘤生长相关 VEGF 监测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：金工作电极（Au electrode，1.6 mm2），配合 Ag/AgCl 参比电极和 Pt 对电极构成三电极体系
- 自组装单层：半胱胺（cysteamine, Cys）自组装单层（SAM），0.1 M 乙醇溶液处理 1 h，提供氨基端
- 交联活化层：戊二醛（glutaraldehyde, GA，5%）活化 Cys 和 PAMAM 表面氨基，用于共价连接
- 纳米材料修饰层：PAMAM 树状分子（PAMAM，摘要称 G4；材料部分标注 G2/C12），提供多氨基界面和空间结构
- 识别元件：人血管内皮生长因子受体-1（VEGF-R1/Flt-1），经戊二醛固定，特异性结合 VEGF
- 封闭层：牛血清白蛋白（BSA，0.1%），封闭 PAMAM 剩余活性端，减少非特异吸附
- 氧化还原探针：铁氰化钾/亚铁氰化钾（K3[Fe(CN)6]/K4[Fe(CN)6]，Fe(CN)6^3-/4-，5 mM，含 0.1 M KCl），用于 CV/EIS 电子转移读出
中文摘要
本研究开发了一种基于第四代（G4）聚酰胺胺（PAMAM）树状分子的血管内皮生长因子（VEGF）生物传感器。首先，将 PAMAM 树状分子通过戊二醛共价连接到半胱胺自组装单层修饰的金电极表面；随后利用 PAMAM 表面氨基，经戊二醛交联固定人血管内皮生长因子受体-1（VEGF-R1/Flt-1）作为识别元件。作者系统考察了 VEGF-R1 固定条件，以优化新传感器的灵敏度，并对固定与检测过程进行了 Kramers–Kronig 变换分析，以验证阻抗谱的线性、稳定性和因果性。该传感器对 VEGF 的检测线性范围为 5–125 pg/mL，具有较好的重复性和重现性。人工血清样品中 VEGF 的检测结果与加标量一致，回收率良好，表明该阻抗法生物传感器可用于肿瘤生长相关生物标志物 VEGF 的监测。
英文摘要
In the present work, we have developed a new biosensor based on fourth-generation (G4) PAMAM dendrimers for the analysis of vascular endothelial growth factor (VEGF). First, the PAMAM dendrimers were covalently attached to a cysteamine-modified Au electrode by glutaraldehyde. With the help of the amino groups located on its surface, vascular endothelial growth factor receptor-1 (VEGF-R1) was immobilized via glutaraldehyde cross-linking. VEGF-R1 loading was investigated to identify the optimal VEGF-R1 immobilization conditions for the best sensitivity of the new biosensor. In addition, Kramers-Kronig transforms were also analyzed for immobilization and measurement processes. The biosensor had a linear range of 5 to 125 pg/mL VEGF. The fabricated biosensor had good repeatability and reproducibility. Finally, the results for artificial serum samples measured by the present biosensor showed a good recovery for VEGF detection.