组成图示
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传感器类型
全细胞生物传感器
检测对象
活细胞行为变化（cell behavioural changes；RSF、HepG2、8701-BC）；样品基质：体外细胞培养液（DMEM/EMEM + 10% FBS）
检测原理
活细胞贴附于金传感器表面形成主动传感层，细胞膜、代谢酶及界面离子/氧化还原微环境在细胞与金电极之间建立电化学平衡。以培养液中的Ag/AgCl电极为参比，高阻抗系统被动测量细胞界面开路电位（OCP）。当细胞受到细胞因子激活、环己酰亚胺抑制蛋白合成或喜树碱诱导凋亡等刺激时，细胞代谢、膜电位、耗氧、pH及界面氧化还原状态改变，使OCP随时间升高或降低。信号无外源标记和酶放大，直接反映细胞行为动态变化；采样每10 min一次，实时显示。
检测灵敏度
原文未报告LOD、线性范围、灵敏度斜率或R^2。
效应效果
该传感器可实时区分细胞激活与受损状态：TNFα/IL-1β处理使RSF的OCP高于对照，环己酰亚胺使OCP下降，处理4 h后已可区分；HepG2经喜树碱处理后6 h内OCP出现差异，而MTT终点法仅在24 h后给出结果。细胞存在使信号更稳定，无细胞传感器波动更大；处理前RSF平均OCP为112 mV（SD±7 mV），HepG2为169 mV（SD±10 mV），无细胞对照分别为54 mV（SD±9 mV）和6 mV（SD±17 mV）。8701-BC细胞24 h后仍贴附于金电极，显示生物相容性。作者认为其可用于化疗、毒理、药物发现和诊疗一体化研究。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：一次性陶瓷探针（ceramic probe）上丝网印刷1 mm金传感器（Au sensors）和银/氯化银参比电极（Ag/AgCl reference electrode），用于采集细胞界面开路电位（OCP）。
- 绝缘层：丝网印刷介电绝缘层（dielectric insulating layer）覆盖电极，隔离相邻导电区域。
- 导电互连：金走线（gold tracking）将电极连接至边缘，经镀金弹簧触点（gold-plated spring-loaded contacts）和桥接印刷电路板（PCB）接入分析监测单元。
- 培养腔体：可重复使用丙烯酸培养容器（acrylic culture vessel）与硅橡胶密封圈（silicon o-ring seals）、不锈钢M3螺栓固定陶瓷探针，形成8孔密封培养环境。
- 识别/传感元件：贴附于金传感器表面的活细胞单层（rheumatoid synovial fibroblasts, RSF；HepG2 hepatocarcinoma cells；8701-BC breast carcinoma cells），作为主动传感层。
- 样品基质：DMEM或EMEM培养基加10% FBS及抗生素/抗真菌，用于细胞贴壁与维持；处理剂包括cycloheximide、IL-1β/TNFα、camptothecin。
- 信号标记物：无外源标记物，采用无标记（label-free）方式，细胞代谢/界面氧化还原与离子变化直接改变OCP。
中文摘要
本文报道了一种用于体外实时监测活细胞行为变化的多孔电化学生物传感器。该装置由8孔培养组件和一次性陶瓷探针构成，每孔包含3个丝网印刷金传感器和一个共同的银/氯化银参比电极，电极通过金走线和镀金弹簧触点连接至分析监测单元。传感器通过被动测量贴附在金电极表面的细胞界面开路电位（OCP）来反映细胞状态，无需外源标记。作者以类风湿滑膜成纤维细胞（RSF）和HepG2肝癌细胞为模型，分别考察细胞因子（TNFα/IL-1β）、蛋白合成抑制剂环己酰亚胺和细胞毒药物喜树碱（camptothecin）对OCP的影响。结果显示，细胞激活、蛋白合成抑制和凋亡诱导均引起OCP的显著动态变化，且早于传统MTT终点法。该技术有望用于化疗、毒理学和药物发现中的实时细胞功能评估。
英文摘要
We report the development of a multiwell biosensor for detecting changes in the electrochemical open circuit potential (OCP) generated by viable human cells in vitro. The instrument features eight culture wells; each containing three gold sensors around a common silver/silver chloride reference electrode, prepared using screen-printed conductive inks. The potential applications of the device were demonstrated by monitoring rheumatoid synovial fibroblasts (RSF) and HepG2 hepatocarcinoma cells in response to chemical and biological treatments. This technology could provide an alternative to conventional end-point assays used in the fields of chemotherapy, toxicology and drug discovery.