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
脂多糖/内毒素（LPS/endotoxin）；样品基质：PBS及模拟复杂生物液体（含pDNA、RNA、蛋白、糖类、脂质）
检测原理
该传感器为无标记电化学阻抗适配体传感器。金电极表面先自组装5′端硫醇化适配体B2，再用MCH封闭形成aptamer/MCH混合自组装单分子层。适配体B2作为识别元件特异性结合溶液中的LPS。LPS结合后，界面负电荷密度、空间位阻和构象状态改变，使氧化还原探针Fe(CN)6^3-/4-更难接近金表面，电子转移阻力增大。EIS在0.1 Hz–100 kHz、10 mV扰动下测量Nyquist图，通过等效电路拟合得到电子转移电阻Ret。随着LPS浓度升高，ΔRet线性增大，从而实现对LPS浓度的定量检测。
检测灵敏度
线性范围: 0.01–1 ng/mL（0.05–5 EU/mL）；R^2 > 0.99
效应效果
该传感器在0.01–1 ng/mL（0.05–5 EU/mL）线性响应，R^2>0.99，检测时间≤15 min，短于LAL法1.5–2.0 h。对pDNA（100 ng/mL）、RNA（25 μg/mL）、BSA（50 μg/mL）、葡萄糖（50 μg/mL）、蔗糖（50 μg/mL）和胆固醇（50 μg/mL）几乎无ΔRet响应；胆固醇浓度为LPS的50000倍仍低交叉。控制适配体C2对1 ng/mL LPS几乎无响应，证明信号来自B2。SPR验证固定化B2 Kd约38 nM，与CE的12 nM一致。未报告稳定性、RSD和回收率，但作者认为适用于复杂生物工艺液内毒素快速检测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：金盘电极（gold disk electrode，2 mm），经CV活化，作为EIS工作电极
- 识别元件：5′端硫醇化适配体B2（thiolated aptamer B2，5′-HS-(CH2)6-），自组装于金表面并特异性结合LPS
- 封闭/间隔层：6-巯基-1-己醇（MCH，6-mercapto-1-hexanol，1 mM），封闭未修饰金表面并形成aptamer/MCH混合SAM
- 信号标记物：无（label-free），LPS结合直接改变界面阻抗
- 氧化还原探针：铁氰化钾（K3Fe(CN)6，Fe(CN)6^3-/4-，2 mM），用于EIS电子转移阻抗检测
- 参比电极：Ag/AgCl电极，提供稳定电位参考
- 对电极：铂板（platinum plate），构成三电极体系
中文摘要
脂多糖（LPS，又称内毒素）是革兰氏阴性菌外膜主要成分，可引发致命性脓毒性休克，因此从复杂生物体系中快速、准确检测LPS具有重要意义。本研究采用基于非平衡毛细管电泳的non-SELEX方法，从单链DNA文库中筛选出10个对LPS具有特异性亲和力的适配体，其解离常数（Kd）达纳摩尔级。经序列与二级结构分析，选择亲和力最高的适配体B2，将其5′端硫醇化后自组装到金电极表面，并用6-巯基-1-己醇（MCH）封闭，构建无标记电化学阻抗适配体传感器。该传感器在0.01–1 ng/mL（0.05–5 EU/mL）范围内对LPS呈线性响应，检测时间不超过15 min，显著短于传统鲎试剂（LAL）法，且对质粒DNA、RNA、蛋白、糖类和脂质等干扰物几乎无交叉反应，适用于复杂生物工艺液中内毒素的快速检测。
英文摘要
Lipopolysaccharide (LPS), also known as endotoxin, triggers a fatal septic shock; therefore, fast and accurate detection of LPS from a complex milieu is of primary importance. Several LPS affinity binders have been reported so far but few of them have proved their efficacy in developing electrochemical sensors capable of selectively detecting LPS from crude biological liquors. In this study, we identified 10 different single-stranded DNA aptamers showing specific affinity to LPS with dissociation constants (K(d)) in the nanomolar range using a NECEEM-based non-SELEX method. Based on the sequence and secondary structure analysis of the LPS binding aptamers, an aptamer exhibiting the highest affinity to LPS (i.e., B2) was selected to construct an impedance biosensor on a gold surface. The developed electrochemical aptasensor showed excellent sensitivity and specificity in the linear detection range from 0.01 to 1 ng/mL of LPS with significantly reduced detection time compared with the traditional Limulus amoebocyte lysate (LAL) assay.