组成图示
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传感器类型
其他（电导生物传感器）
检测对象
肌红蛋白（Myo）、心肌肌钙蛋白I（cTnI）、肌酸激酶-MB（CK-MB）、B型利钠肽（BNP）；样品基质为PBS（10 mM磷酸盐，pH 7.4），并用BSA模拟血清非特异蛋白环境，面向血清/血浆心肌标志物诊断。
检测原理
该传感器以单根p型PANI纳米线为导电换能元件，表面通过EDC/NHS共价固定目标心肌标志物单克隆抗体。当PBS（pH 7.4）中的Myo、cTnI、CK-MB或BNP与抗体结合时，由于这些蛋白等电点低于pH 7.4而带净负电荷，抗体-抗原复合物改变纳米线表面净电荷，在p型PANI中诱导空穴积累，使电导增加；若使用pH 5 PBS使cTnI带正电，则引起载流子耗尽，电导下降。目标浓度越高，界面电荷和电场越强，电导变化越大。器件施加50 µA静态电流并以2 Hz采样，实时监测电导变化，实现无标记、快速检测。
检测灵敏度
LOD: Myo 100 pg/mL；cTnI 250 fg/mL；CK-MB 150 fg/mL；BNP 50 fg/mL；线性范围: cTnI 300 fg/mL–3 ng/mL；BNP 50 fg/mL–3 ng/mL；cTnI、CK-MB、BNP 总体为 hundreds (fg/mL) to tens (ng/mL)。
效应效果
在不含非特异蛋白条件下，传感器对BSA或其他非目标心肌标志物的特异性为1×10^4至2×10^6倍，其中Myo约1×10^4倍、cTnI约4×10^5倍、CK-MB约6.7×10^5倍、BNP约2×10^6倍；在含BSA或非目标蛋白条件下仍保持约1×10^3至1×10^6倍特异性。标准偏差小于15%，200 µg/mL cTnI-mAbs和CK-MB-mAbs、100 µg/mL BNP-mAbs条件下线性与重现性较好。微流控通道以0.03 mL/min层流输送样品，响应仅需数分钟，明显快于需数小时孵化的常规免疫分析。作者认为其无标记、低成本、可拓展至癌症标志物检测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：Si/SiO2基底上光刻并电子束蒸镀Au电极，作为单根纳米线两端电极和电导读出端。
- 纳米通道模板：PMMA层中电子束光刻形成100 nm宽/深纳米通道，用于限域生长单根PANI纳米线，随后用丙酮去除。
- 换能纳米线：单根聚苯胺（PANI）纳米线，长约5 µm、宽约100 nm，由0.01 M苯胺/0.1 M HCl在500 nA电流下电化学沉积形成，作为导电换能元件。
- 交联活化剂：EDC和NHS（0.2 M）用于活化PANI表面并与单克隆抗体形成共价键，实现识别元件固定。
- 识别元件：Myo-mAbs、cTnI-mAbs、CK-MB-mAbs或BNP-mAbs，共价固定于PANI纳米线表面，特异性结合对应心肌标志物。
- 封闭剂：BSA（2 mg/mL）封闭未反应表面位点，降低非特异性蛋白吸附。
- 微流控通道：PDMS与SU-8 2050模具制成700 µm×100 µm×4 mm通道，O2等离子处理后粘附芯片，引导样品以0.03 mL/min层流通过纳米线活性区。
- 工作缓冲液/对照：PBS（10 mM磷酸盐，pH 7.4）作为工作缓冲液；BSA用于非特异性对照。
中文摘要
肌红蛋白（Myo）、心肌肌钙蛋白I（cTnI）、肌酸激酶-MB（CK-MB）和B型利钠肽（BNP）的检测对心血管疾病诊断至关重要。本文报道了一种基于单根聚苯胺（PANI）纳米线的电导生物传感器，用于高灵敏、高特异地检测上述心肌标志物。该传感器通过电化学沉积在预图案化金电极之间生长单根PANI纳米线，并利用EDC/NHS将目标标志物单克隆抗体共价固定于纳米线表面。集成微流控通道后，传感器可在极低浓度下检测到Myo 100 pg/mL、cTnI 250 fg/mL、CK-MB 150 fg/mL和BNP 50 fg/mL，并在数百fg/mL至数十ng/mL范围内呈现线性响应。器件响应仅需数分钟，满足心衰诊断和疾病分期所需参考条件。该单根PANI纳米线生物传感器具有无标记检测、良好生物相容性和较低加工成本优势，可拓展至癌症及其他疾病标志物检测。
英文摘要
The detection of myoglobin (Myo), cardiac troponin I (cTnI), creatine kinase-MB (CK-MB), and b-type natriuretic peptide (BNP) plays a vital role in diagnosing cardiovascular diseases. Here we present single site-specific polyaniline (PANI) nanowire biosensors that can detect cardiac biomarkers such as Myo, cTnI, CK-MB, and BNP with ultra-high sensitivity and good specificity. Using single PANI nanowire-based biosensors integrated with microfluidic channels, very low concentrations of Myo (100 pg/mL), cTnI (250 fg/mL), CK-MB (150 fg/mL), and BNP (50 fg/mL) were detected. The single PANI nanowire-based biosensors displayed linear sensing profiles for concentrations ranging from hundreds (fg/mL) to tens (ng/mL). In addition, devices showed a fast (few minutes) response satisfying respective reference conditions for Myo, cTnI, CK-MB, and BNP diagnosis of heart failure and for determining the stage of the disease. This single PANI nanowire-based biosensor demonstrated superior biosensing reliability with the feasibility of label free detection and improved processing cost efficiency due to good biocompatibility of PANI to monoclonal antibodies (mAbs). Therefore, this development of single PANI nanowire-based biosensors can be applied to other biosensors for cancer or other diseases.