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
阿尔茨海默淀粉样蛋白β肽（amyloid-β, Aβ(1-40)和Aβ(1-42)）；样品基质：Aβ assay buffer（20 mM磷酸盐缓冲液，pH 7.5，100 mM NaCl）
检测原理
传感器利用密集唾液酸层通过糖簇效应增强与Aβ肽的结合，模拟唾液酸/神经节苷脂GM1与Aβ的相互作用。Aβ(1-40)或Aβ(1-42)加入样品后，与电极表面高密度唾液酸识别区结合并被固定。由于两种Aβ肽各含一个内源酪氨酸（Tyr）残基，捕获的肽在碳电极界面发生氧化，差分脉冲伏安法（DPV）在约0.6 V（vs Ag/AgCl）处产生Tyr氧化峰。随着Aβ浓度升高，表面捕获量增加，氧化峰电流增大；0.5 µM开始出现响应，10 µM附近达到最大或近饱和。金纳米颗粒和SAM主要承担识别元件固定化，部分裸露碳区维持电子传递，从而实现无标记、低成本电化学检测。
检测灵敏度
LOD: 1 µM（按3倍标准偏差计算）；峰电流响应范围: 0.5 µM–10 µM（10 µM附近最大/近饱和）
效应效果
AFM证实Aβ结合后表面粗糙度增加：Aβ(1-40)形成10–100 nm圆形聚集体，Aβ(1-42)除10–100 nm圆形物外还出现70–150 nm直径、长度超过500 nm的纤维。DPV峰电流随浓度增加，0.5 µM出现，10 µM附近最大或近饱和；Aβ(1-42)信号略低且偏差较大。选择性方面，0.1%牛血清白蛋白（BSA）无Tyr氧化信号，含4个Tyr的胰岛素也无信号，说明非特异性结合弱。未修饰金条上Aβ Tyr信号不可见，表明唾液酸界面修饰显著提高检测灵敏度。作者认为该低成本电化学方法可用于糖-蛋白相互作用研究，并有望拓展至志贺毒素、流感病毒等检测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：丝网印刷碳条（SPCS）碳工作电极，几何面积2.64 mm²，含碳对电极和Ag/AgCl参比电极，提供电化学检测界面
- 纳米材料修饰层：电沉积金纳米颗粒（Au NPs），由1 mM HAuCl4在0.1 M HCl中于0.3 V沉积200 s，提供高比表面和生物分子固定化平台
- 自组装单分子层：乙炔基末端二硫化合物（acetylenyl-terminated disulfide）在Au NPs上形成SAM，提供疏水屏障和末端炔基用于点击化学
- 识别元件：叠氮端基唾液酸（azide-linked sialic acid）经CuSO4/抗坏血酸钠催化1,3-偶极环加成共价固定，形成密集唾液酸识别区并捕获Aβ
- 封闭剂：1%聚乙烯醇（PVA）处理剩余碳表面10 min，减少非特异性吸附
- 信号元件：捕获的Aβ(1-40)/(1-42)内源酪氨酸（Tyr）残基，作为无标记氧化信号源
- 检测仪器：Autolab PGSTAT 12电化学分析系统，采用差分脉冲伏安法（DPV）读取Tyr氧化峰电流
中文摘要
本文报道了一种基于糖-蛋白相互作用的电化学生物传感器，用于检测阿尔茨海默病淀粉样蛋白β（Aβ）肽。传感器在丝网印刷碳电极上通过三步构建密集糖识别区：先在碳工作电极上电沉积金纳米颗粒，再在金纳米颗粒表面形成乙炔基末端自组装单分子层（SAM），最后通过叠氮端基唾液酸与炔基的1,3-偶极环加成反应将唾液酸共价固定，形成高密度唾液酸识别界面。Aβ(1-40)和Aβ(1-42)肽可特异性结合到唾液酸层，结合过程用电化学和原子力显微镜（AFM）证实。由于两种Aβ肽均含有一个酪氨酸（Tyr）残基，捕获肽的本征氧化信号在0.6 V（相对于传感器内Ag/AgCl）处用差分脉冲伏安法（DPV）监测。峰电流强度随Aβ浓度变化，表明该无标记电化学方法可用于糖-蛋白相互作用分析和低成本Aβ检测。
英文摘要
The electrochemical sensing of saccharide-protein interactions using a couple of sialic acid derivatives and Alzheimer's amyloid-beta (Abeta) is described. The densely-packed saccharide area for recognition of protein was fabricated onto a carbon electrode by three steps, which were electrochemical deposition of Au nanoparticles on a screen printed strip, self-assembled monolayer (SAM) formation of the acetylenyl group on Au nanoparticles, and the cycloaddition reaction of an azide-terminated sialic acid to the acetylenyl group. The attachment of Abeta peptides to the sialic acid layer was confirmed by electrochemistry and atomic force microscopy imaging. The intrinsic oxidation signal of the captured Abeta(1-40) and (1-42) peptides, containing a single tyrosine (Tyr) residues, was monitored at a peak potential of 0.6 V (vs Ag/AgCl within this sensor) in connection with differential pulse voltammetry. The peak current intensities were concentration dependent. The proposed process provides new routes for analysis of saccharide-protein interactions and electrochemical biosensor development.