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
登革2型病毒（Dengue serotype 2, Denv2）；样品基质：病毒培养上清/细胞培养液（PBS 中检测）
检测原理
传感器以铂丝为工作电极，表面溅射铝膜并阳极氧化形成纳米多孔氧化铝（AAO）通道，通道壁固定抗Denv2单克隆抗体3H5（IgG），BSA封闭非特异位点。Denv2加入后与通道内抗体特异性结合；病毒颗粒约50 nm且在pH 7.4 PBS中带负电，进入并占据纳米通道，改变通道内离子迁移、双电层结构和有效通道面积，使通道电阻R1增加、通道电容Q1增加。溶液中的二茂铁甲醇（FeMeOH）在EIS下发生法拉第氧化还原，三电极体系在0.1 Hz–100 kHz测阻抗，等效电路为Rs+(R1||Q1)+(R2||Q2)。R1随Denv2浓度在1–900 pfu mL−1范围内按Langmuir–Freundlich等温线变化，Q1对Denv2选择性增加，而WNV和CHK基本不改变。该法无酶或核酸放大，依赖纳米通道内特异性结合引起的阻抗变化。
检测灵敏度
线性范围: 1–900 pfu mL−1；最低可区分浓度: 1 pfu mL−1
效应效果
传感器对Denv2具有定量响应，R1随浓度增加，1 pfu mL−1时可与细胞培养对照区分。选择性方面，通道电容Q1在Denv2下约加倍，而在WNV和CHK下基本不变；t检验显示Denv2与CHK、WNV的Q1差异显著（p=0.009、0.007），CHK与WNV无显著差异（p=0.44）。R1对非特异病毒也有响应，归因于大病毒颗粒阻塞纳米通道；R2/Q2变化主要来自小蛋白或细胞碎片在电极表面的非特异吸附。同一传感器三次EIS测量误差较小，如861 pfu mL−1 Denv2时R1=34.61±0.89 kΩ。作者认为孔电阻和孔电容可用于Denv2的定量与特异检测，等效电路模型可推广至抗体负载薄膜传感器，电容信号有助于开发高特异性生物传感器。
传感器的构成
- 工作电极基底：铂丝（Pt wire）嵌入环氧鞘（epoxy sheath）与微移液器尖端，提供导电支撑与电化学换能。
- 溅射铝层：300–500 nm 铝膜（Al film）溅射于 Pt 电极表面，作为阳极氧化前驱体。
- 纳米多孔氧化铝层：阳极氧化铝（AAO）薄膜，形成纳米通道，作为病毒捕获与阻抗响应区。
- 扩孔处理：3% 磷酸（H3PO4）刻蚀 15 min，扩大 AAO 纳米孔，增强氧化还原探针进入。
- 识别元件：抗登革2型单克隆抗体 3H5（IgG，1.0 mg mL−1）固定于 AAO 通道壁，特异性捕获 Denv2。
- 封闭剂：牛血清白蛋白（BSA）封闭非特异性结合位点，降低背景。
- 氧化还原探针：1 mM 二茂铁甲醇（FeMeOH）在 PBS 中提供法拉第电子转移信号，用于 EIS/CV 读出。
中文摘要
本文采用法拉第电化学阻抗谱（EIS）技术，表征纳米多孔氧化铝（AAO）生物传感器对登革2型病毒（Denv2）颗粒与2型特异性免疫球蛋白G（IgG）抗体在薄氧化铝层内特异性结合所引起的阻抗变化。最优等效电路模型将传感器响应划分为三个区域：电解质溶液电阻Rs、含生物材料的多孔氧化铝通道（通道电阻R1与恒相元件Q1）以及导电电极基底层的电荷转移电阻R2与恒相元件Q2。随着Denv2浓度增加，通道电阻R1和通道电容Q1均发生变化；R1与Denv2浓度在1–900 pfu mL−1范围内可用Langmuir–Freundlich等温线模型描述，1 pfu mL−1时R1可与细胞培养对照区分。加入Denv2后Q1约加倍，而西尼罗病毒和基孔肯雅病毒存在时Q1基本不变，表明通道电容可用于定量评价传感器特异性。
英文摘要
The Faradaic electrochemical impedance technique is employed to characterize the impedance change of a nanoporous alumina biosensor in response towards the specific binding of dengue serotype 2 (Denv2) viral particles to its serotype 2-specific immunoglobulin G antibody within the thin alumina layer. The optimal equivalent circuit model that matches the impedimetric responses of the sensor describes three distinct regions: the electrolyte solution (R(s)), the porous alumina channels (including biomaterials) (Q(1), R(1)) and the conductive electrode substrate layer (Q(2), R(2)). Both channel resistance R(1) and capacitance Q(1) change in response to the increase of the Denv2 virus concentration. A linear relationship between R(1) and Denv2 concentration from 1 to 900 plaque forming unit per mL (pfu mL(-1)) can be derived using Langmuir-Freundlich isotherm model. At 1pfu mL(-1) Denv2 concentration, R(1) can be distinguished from that of the cell culture control sample. Moreover, Q(1) doubles when Denv2 is added but remains unchanged in the presence of two other non-specific viruses - West Nile virus and Chikungunya virus indicates biosensor specificity can be quantitatively measured using channel capacitance.