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
生物素（biotin）；样品基质：0.1 M磷酸盐缓冲液（PB）/生物素溶液
检测原理
该传感器以聚丙烯非织造微纤维为柔性基底，表面包覆聚吡咯/3-噻吩乙酸（PPy/3TAA）导电共聚物。5-磺基水杨酸（5SSA）作为掺杂剂提高聚吡咯导电性，3TAA侧链提供羧基。羧基经EDC/sulfo-NHS活化后与亲和素（avidin）共价偶联，形成识别层。当样品中的生物素（biotin）与avidin高亲和结合时，纤维膜电极表面的电荷分布、离子可及性和导电通路发生变化，导致膜电阻改变。系统以PalmSens记录结合前后的电阻R0和R1，并计算相对响应Rp，生物素浓度越高，结合量越大，电阻响应越大；在5、50和500 µM区间响应接近，提示表面结合位点趋于饱和。光学验证采用FITC-avidin和生物素化量子点共聚焦成像，确认avidin固定及biotin捕获。
检测灵敏度
未报告LOD、线性范围、灵敏度斜率或相关系数；仅报告0.5、5、50、500 µM生物素溶液的平均响应分别为5.6%、17.7%、19.4%、23.4%。
效应效果
作者比较了不同功能单体、掺杂剂、溶剂和洗涤处理，发现聚丙烯/PPy/3TAA/5SSA/水体系电阻最低为55.1 Ω，涂层均匀、保形且机械耐久优于尼龙；洗涤和超声处理后电阻分别为42.6 Ω和60.5 Ω，与未处理51.2 Ω差异不显著，表明涂层结合牢固。共聚焦成像证实FITC-avidin共价固定及Qdot-biotin捕获。电化学三次重复测量显示0.5、5、50、500 µM生物素平均响应为5.6%、17.7%、19.4%、23.4%，各浓度与空白及彼此经t检验显著不同，但高浓度响应趋近，提示表面结合位点饱和。未报告RSD、实际样品回收率或ELISA/HPLC/qPCR对比；作者认为该平台可发展为食品病原捕获与电化学读出系统。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：聚丙烯（polypropylene）非织造微纤维圆盘，作为高比表面积柔性基底和电极载体。
- 导电聚合物修饰层：聚吡咯/3-噻吩乙酸（PPy/3TAA）共聚物，由吡咯与3TAA经FeCl3氧化聚合形成，提供导电通路。
- 掺杂层：5-磺基水杨酸（5SSA），作为平面掺杂剂提高聚吡咯导电性并降低膜电阻。
- 识别元件：亲和素（avidin），通过EDC/sulfo-NHS与聚合物羧基共价偶联，用于捕获生物素。
- 偶联剂：EDC和sulfo-NHS，在MES缓冲液中活化羧基并连接avidin。
- 光学信号标记：FITC-亲和素（FITC-avidin）和生物素化量子点（Qdot 655-biotin），用于共聚焦显微镜确认固定与捕获。
- 样品基质：0.1 M磷酸盐缓冲液（PB）及生物素溶液，作为电化学检测的离子环境和被测物来源。
中文摘要
本研究开发了一种面向生物传感的电纺织物，其由导电聚合物包覆的微纤维构成，并含有用于固定生物识别元件的功能连接位点。作者通过实验筛选了含侧链功能基团的共聚单体、纤维平台和聚合溶剂，并考察了掺杂剂加入及聚合后洗涤步骤对涂层性能的影响。结果表明，以聚丙烯非织造微纤维为基底，采用氯化铁（FeCl3）为氧化剂、水为溶剂、5-磺基水杨酸（5SSA）为掺杂剂制备的导电聚吡咯涂层，具有最佳涂层均匀性、材料耐久性和最低电阻。通过在单体中引入3-噻吩乙酸（3TAA）提供羧基，利用EDC/sulfo-NHS化学将亲和素（avidin）共价固定于纤维表面，并利用其高亲和性捕获生物素（biotin）。荧光量子点与激光共聚焦显微镜证实了亲和素固定和生物素捕获。此外，作者开展了初步电化学实验，以电阻变化作为信号检测溶液中的生物素。该工作表明非织造纤维基质可在保持高表面积和纤维耐久性的同时实现导电功能化，为构建用于生物传感器系统的电纺织物提供了基础。
英文摘要
An electrotextile with a biosensing focus composed of conductive polymer coated microfibers that contain functional attachment sites for biorecognition elements was developed. Experiments were conducted to select a compound with a pendant functional group for inclusion in the polymer, a fiber platform, and polymerization solvent. The effects of dopant inclusion and post-polymerization wash steps were also analyzed. Finally, the successful attachment of avidin, which was then used to capture biotin, to the electrotextile was achieved. The initial results show a nonwoven fiber matrix can be successfully coated in a conductive, functionalized polymer while still maintaining surface area and fiber durability. A polypropylene fiber platform with a conductive polypyrrole coating using iron (III) chloride as an oxidant, water as a solvent, and 5-sulfosalicylic acid as a dopant exhibited the best coating consistency, material durability, and lowest resistance. Biological attachment of avidin was achieved on the fibers through the inclusion of a carboxyl functional group via 3-thiopheneacetic acid in the monomer. The immobilized avidin was then successfully used to capture biotin. This was confirmed through the use of fluorescent quantum dots and confocal microscopy. A preliminary electrochemical experiment using avidin for biotin detection was conducted. This technology will be extremely useful in the formation of electrotextiles for use in biosensor systems.