组成图示
点击图片查看大图 · 依据论文自动绘制
传感器类型
电化学生物传感器
检测对象
前列腺特异性抗原（prostate specific antigen, PSA，尤其蛋白酶活性PSA）；实验基质为PBS缓冲液，目标临床基质为血清/体液
检测原理
传感器以金电极为基底，PSA底物肽通过C端半胱氨酸与金形成Au-S键自组装，N端经EDC/NHS偶联30 nm羧基磁性微球，形成磁珠-肽单分子层。该层阻碍Fe(CN)6^3-/4-在电极表面的电子转移，使EIS电荷转移阻抗升高。当样品中存在蛋白酶活性PSA时，PSA识别并切割底物肽中的特定位点，肽与磁性微球之间的共价连接断裂；外部磁场将释放的磁性微球从电极表面吸走，界面屏障被破坏，氧化还原探针电子转移加快，电荷转移阻抗下降。PSA浓度越高，切割和磁珠移除越多，阻抗下降越大。非特异对照肽不被切割，PSA非特异吸附使阻抗增加，从而体现检测特异性。
检测灵敏度
LOD: 1 pg ml−1；线性范围: 1 pg ml−1–1 mg ml−1
效应效果
该传感器对活性PSA选择性良好：非PSA特异对照肽不被切割，PSA非特异吸附使阻抗增加，与特异底物肽的阻抗下降相反。空白PBS中1 h内阻抗无明显变化，稳定性良好；误差棒显示相对标准偏差较小。校准曲线在1 pg ml−1至1 mg ml−1范围内线性，检出限1 pg ml−1，分析约30 min。与Liu等HRP标记法2×10^3 pg ml−1、Yan等阻抗法2 pg ml−1相比，本方法无需标记、洗脱和封闭。未报告实际样品回收率。作者认为其可用于前列腺癌诊断、术后复发监测和药物筛选，适合开发低成本即时检测或芯片化装置。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：金电极（Au electrode），经抛光、piranha溶液和循环伏安清洁，作为工作电极并用于电化学阻抗谱（EIS）换能。
- 识别元件：PSA底物肽（substrate peptide 1/2，含PSA切割位点，C端半胱氨酸），通过Au-S键自组装固定于金表面，识别并响应蛋白酶活性PSA。
- 纳米材料修饰层：30 nm羧基磁性微球（carboxyl-terminated magnetic beads, TurboBeads），作为磁性载体和界面阻抗屏障。
- 偶联剂：EDC和NHS，用于磁性微球羧基与底物肽N端氨基共价偶联。
- 氧化还原探针：Fe(CN)6^3-/4-，用于EIS中电荷转移阻抗读出。
- 外部磁场：固定在电化学池底部的磁铁，吸引被PSA切割后释放的磁性微球，放大界面变化。
- 辅助电极：Ag/Ag+参比电极和铂（Pt）对电极，构成三电极EIS测量体系。
中文摘要
本文报道了一种用于检测前列腺特异性抗原（PSA）的新型、简便且易制备的电化学生物传感器。该方法利用具有蛋白酶活性的PSA切割PSA底物肽-磁性载体复合物。电化学分析表明，发生蛋白水解后传感器层的阻抗信号显著下降；而使用阴性对照底物时阻抗呈正向变化，说明检测机制具有特异性。该生物传感器可监测1 pg ml−1至1 mg ml−1范围内的PSA浓度，检出限低至1 pg ml−1。由于探针固定过程简单，并在生物传感步骤中省去标记物和报告分子，该传感器有望发展为无洗脱、低成本、适合即时检测的装置。
英文摘要
A novel, simple and facile biosensor for prostate specific antigen (PSA) detection was constructed. In this method, proteolytically active PSA is capable of cleaving PSA substrate-magnetic carrier complexes. Electrochemical analysis of the sensor layer showed a significant decrease in impedance signal after proteolysis has occurred, whereas a positive change in impedance was observed using a negative control substrate, indicating the specificity of our detection mechanism. The biosensor has the ability to monitor PSA concentrations ranging from 1 pg ml(-1) to 1 μg ml(-1) with a detection limit as low as 1 pg ml(-1). The sensor offers the possibility of developing a wash-less and cost-effective point-of-care device due to the simplicity of the probe immobilization process and the elimination of labeling and reporter molecules during the biosensing step.