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
血小板衍生生长因子（PDGF）、免疫球蛋白E（IgE）；样品基质为 PBS 工作缓冲液（含 10 mM [Fe(CN)6]3-/4-），并以 BSA 和凝血酶作为非特异对照
检测原理
该传感器采用无标记阻抗检测原理。适配体在电聚合过程中作为掺杂剂嵌入聚吡咯（PPy）多孔膜，保持可结合构象并提高探针表面密度。检测时，PBS 中的 [Fe(CN)6]3-/4- 在电极界面发生电子转移，其阻抗模反映界面电子转移阻力。当 PDGF 或 IgE 与适配体特异性结合后，目标蛋白改变 PPy/溶液界面的电荷分布、孔隙结构和电子转移路径，使电子转移阻抗及 14 kHz 阻抗模增大。非特异蛋白主要引起局部离子浓度变化，导致信号下降，因此可通过 14 kHz 阻抗模变化区分特异结合。信号随目标浓度升高而单调增加，无需封闭和清洗，适合原位连续监测。
检测灵敏度
LOD: 10 ng/ml；线性范围: 10–104 ng/ml（原文：from 10 to 104 ng/ml）
效应效果
传感器对 PDGF 和 IgE 均表现出较高特异性：BSA 和凝血酶注入主要因局部离子浓度变化引起阻抗下降，而目标蛋白注入使 14 kHz 阻抗模升高，且信号随浓度从 10 到 104 ng/ml 单调增加。作者报告灵敏度由无聚合物时的 1 μg/ml 提高到 10 ng/ml，并基于 18 次独立实验的平均阻抗模百分比变化及标准偏差验证了响应趋势。该方法无需孵育、封闭和清洗，可实现原位实时检测，作者认为其有望用于神经炎症和过敏相关蛋白的即时诊断，并可扩展至微电极阵列和蛋白质组学应用。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：金薄膜三电极芯片（gold film electrodes on plastic chip，含工作电极 WE、对电极 CE、参比电极 RE），用于 EIS 换能
- 导电聚合物支撑膜：电聚合聚吡咯（polypyrrole, PPy）多孔膜，由 0.1 M pyrrole 电聚合形成，作为探针固定基质并提高界面阻抗响应
- 成膜助剂：十二烷基硫酸钠（sodium dodecyl sulfate, SDS，0.1%），改善电聚合重复性并增加 PPy 孔隙
- 识别元件：适配体（aptamer）作为掺杂剂嵌入 PPy，包括 PDGF 适配体和 IgE 适配体，用于特异性识别目标蛋白
- 电子转移介质：[Fe(CN)6]3-/4-（10 mM，溶于 PBS），作为 EIS 氧化还原探针，反映界面电子转移阻抗变化
- 检测读出：电化学阻抗谱（EIS）在 14 kHz 监测阻抗模变化，实现原位无标记检测
中文摘要
本文报道了首个以聚吡咯（polypyrrole, PPy）为导电基底、以适配体（aptamer）为掺杂探针的电化学蛋白质生物传感器原型。作者通过电聚合将适配体作为掺杂剂嵌入多孔 PPy 膜中，利用 [Fe(CN)6]3-/4- 作为电化学介质，并采用电化学阻抗谱（EIS）进行无标记检测。当目标蛋白与适配体特异性结合后，电极界面电子转移阻抗和阻抗模发生变化，信号随目标浓度升高而增大。研究分别以血小板衍生生长因子（PDGF）和免疫球蛋白 E（IgE）为检测对象，在 PBS 工作缓冲液中原位注入样品，结果显示传感器对两种蛋白均具有较高特异性，最低可检测浓度约为 10 ng/mL，并可在 10–104 ng/mL 范围内实现单调响应。该传感器无需封闭和复杂清洗步骤，有望用于神经炎症和过敏相关蛋白的原位监测。
英文摘要
We have successfully developed the first prototype of an electrochemical protein biosensor using polypyrrole as the substrate and doped aptamer as the probe. The sensitivity for a specific target is 10 ng/ml. Two targets, platelet-derived growth factor and immunoglobulin E, have been tested. In both cases the sensor exhibited high specificity and the signal was found to increase as the target concentration increased.