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
凝血酶(thrombin)、IgE、RBP4、CRP(C-reactive protein)、NT-proBNP、IFN-γ、PDGF-BB、PSA、MUC1、VEGF、癌细胞(HeLa/K562/MDA-231/Ramos/CEM/白血病细胞)、HIV-1 Tat、HCV core antigen、Bacillus thuringiensis、E. coli；样品基质：血液、血清、尿液、其他体液、细胞悬液、微生物样品
检测原理
文中所述适配体传感器以SELEX筛选的DNA/RNA适配体为识别元件，通过适配体与靶标蛋白、细胞表面分子或病原的高亲和结合触发信号变化。结合事件可改变电极界面电荷、质量、构象或光学性质，进而经电化学、ECL、SPR、QCM或荧光换能读出。夹心型设计常用捕获适配体固定于电极/芯片，检测适配体携带HRP、AuNPs、ABEI、Ru(bpy)3、QD等标记物，使信号随靶标浓度增加而增强。HCoPt-RGs、AuNPs、PPy纳米线等纳米材料提供大比表面积或导电通道，H2O2/抗坏血酸参与ECL反应，实现信号放大；无标记模式则依赖结合引起的质量或折射变化。
检测灵敏度
凝血酶(HCoPt-RGs): LOD: 3.4 × 10−13 M；线性范围: 1.0 × 10−12 to 5.0 × 10−8 M；凝血酶(AuNPs-HRP): LOD: 30 fM；线性范围: 0.1 to 60 pM；凝血酶(荧光无标记): LOD: 0.1 nM；线性范围: 0 to 0.02 μM；凝血酶(DNA电荷传输): LOD: 1.2 pM；线性范围: 5 pM to 5 nM；凝血酶(ECL): LOD: 0.33 fM；线性范围: 1 × 10−15 to 1 × 10−8 M；IgE(QCM): LOD: 2.5 μg L−1；线性范围: 2.5 to 200 μg L−1；IgE(PPy): LOD: 0.01 nM；线性范围: 0.1 to 100 nM；IgE(NCD): LOD: 0.03 mug/mL；线性范围: 0.03 to 42.8 mug/mL；RBP4(SPR): LOD: 75 nM；线性范围: 0.2 to 0.5 μg mL−1；CRP(光学): LOD: 0.005 ppm；CRP(夹心光学): 线性范围: 10 microg/L to 100 mg/L；NT-proBNP(ECL): LOD: 0.77 pg mL−1；线性范围: 0.01 to 500 ng mL−1；IFN-γ(电化学): LOD: 0.06 nM；线性范围: 10 nM；PDGF-BB(ECL): LOD: 2.7 × 10−14 M；线性范围: 1.0 × 10−13 to 1.0 × 10−11 M；Ramos(ECL): LOD: 58 cells mL−1；线性范围: 100 to 1,000 cells mL−1；白血病细胞(QCM): LOD: 8 × 103 cells mL−1；线性范围: 1 × 104 to 1.5 × 105 cells mL−1；PSA(化学发光): 线性范围: 40 to 100 nM；MUC1(PPy): LOD: 2.66 nM；MUC1(QD): LOD: 250 nM；VEGF(FET): LOD: 400 fM；B. thuringiensis(荧光): LOD: 1,000 CFU/mL；HIV-1 Tat(QCM/SPR): LOD: 0.25 ppm；线性范围: QCM (0–1.2 ppm), SPR (0–2.5 ppm)
效应效果
综述中多个适配体传感器表现出良好选择性与抗干扰能力：凝血酶AuNPs-HRP电化学传感器对HSA、溶菌酶、纤维蛋白原和IgG无显著干扰，检测时间少于35 min；PDGF-BB ECL传感器检测7份人血清，结果与ELISA参考方法一致；HIV-1 Tat QCM与SPR平台重现性、灵敏度和特异性相似，SPR线性范围1–2.5 ppm高于QCM 0–1.25 ppm；AS1411/石墨烯电化学传感器可区分癌细胞与正常细胞，最低检测约1000个细胞，并可通过DNA杂交再生复用。作者认为适配体传感器成本低、可再生、信号转换灵活，有望用于生物标志物、癌症和病原微生物临床诊断。
传感器的构成
- 基底/换能器：玻璃碳电极(GCE)、金电极、压电石英晶体、SPR金膜芯片，用于固定识别元件并转换生物结合事件
- 纳米材料修饰层：石墨烯(RGs)、空心CoPt合金纳米粒子(HCoPt)、金纳米粒子(AuNPs)、Fe3O4/Au磁性纳米粒子(AuMNPs)、聚吡咯(PPy)纳米线、纳米晶金刚石(NCD)，增强固定、导电或信号放大
- 识别元件：DNA/RNA适配体（抗凝血酶、AS1411、抗PDGF-BB、抗HIV-1 Tat等），特异性结合靶标蛋白、细胞或病原
- 信号标记物：HRP、硫黄素(Thi)、ABEI、Ru(bpy)3、量子点(QD)、FRET NP、MB，用于产生电化学、ECL或荧光信号
- 电子供体/共反应物：H2O2、抗坏血酸，参与ECL发光反应以增强信号
- 读出系统：电化学、ECL、SPR、QCM、荧光检测，输出电流、电位、频率、折射或荧光强度变化
中文摘要
适配体是通过体外系统进化筛选获得的人工寡核苷酸（DNA或RNA），能以高亲和力和高特异性结合多种靶标。将适配体作为识别元件并采用电化学信号转换，是开发适配体传感器（aptasensors）的一种灵敏而简便的策略。目前，适配体传感器已应用于临床诊断，且多种技术正在发展中，有望拓展现有临床诊断的极限。尽管潜在诊断应用广泛，当前最受关注的应用领域包括生物标志物检测、癌症临床检测以及感染性病原微生物和病毒检测。本综述列举近年来已发表的适配体在生物传感器平台中的研究进展，重点展示已纳入临床诊断或具有临床诊断潜力的适配体传感器实例，并讨论其识别元件、信号转换方式、检测性能及临床应用前景。
英文摘要
Aptamers are artificial oligonucleotides (DNA or RNA) selected in vitro that bind a broad range of targets with high affinity and specificity; a sensitive yet simple method to utilize aptamers as recognition elements for the development of biosensors (aptasensors) is to transduce the signal electrochemically. So far, aptasensors have been applied to clinical diagnostics and several technologies are in development. Aptasensors will extend the limits of current clinical diagnostics. Although the potential diagnostic applications are unlimited, the most current applications are foreseen in the areas of biomarker detection, cancer clinical testing, detection of infectious microorganisms and viruses. This review attempts to list examples of the research progresses of aptamers in biosensor platforms that have been published in recent years; in particular, we display cases of aptasensors that are already incorporated in clinical diagnostics or have potential applications in clinical diagnostics.