基于叉指阵列微电极的阻抗免疫传感器研究进展

叉指阵列微电极(Interdigitated array microelectrodes,IDAM)具有检出限低、灵敏度高和信噪比好等优点,近年来在分析化学领域引起了极大的关注.阻抗免疫传感器将IDAM与免疫测定技术相结合,通过抗原抗体的特异性反应引起IDAM之间介质的阻抗变化实现对目标物的检测.本文分析了 IDAM的...     

检测禽流感H5亚型病毒的阻抗型免疫研究

研制了一种可用于H5亚型禽流感病毒快速检测的阻抗型免疫传感器。通过蛋白A将H5N1表面抗原血凝素(HA)的单克隆抗体固定于金叉指阵列微电极表面,并与待测溶液中的目标抗原H5N1进行免疫反应。在[Fe(CN)6]3"/4"溶液中进行电化学阻抗谱扫描,表征电极的表面修饰及抗原捕获过程。当H5N1病毒浓度在21～26 HA unit/50μL范围时,其浓度的对数值与叉指阵列微电极的电子传递阻抗的变化值呈线性关系,相关系数为0.9885;检出限为20 HA unit/50μL,检测时间为1 h。此传感器特异性好,灵敏度高,可以重复使用,在病原微生物快速检测领域具有良好的应用前景。     

用于细胞检测的微电极传感器设计及传感分析

本文针对肿瘤细胞的活性检测、神经细胞的神经递质检测与巨噬细胞等的氧化损伤检测等细胞检测中的核心问题,简要介绍电化学生化传感器和传感方法在细胞检测领域的应用和发展,重点对不同微电极结构的电化学传感器的设计制作、细胞检测方法及应用进展进行了综述。电化学生化传感器从单一检测电极向集成多功能和阵列式电极发展,从单个电极传感检测模式向芯片集成微电极式传感系统发展,而在其生物相容性、检测限和检测效率等方面尚需进一步提升和拓展。基于微机电系统(MEMS)技术制作的微电极研制,电极表面的多种化学和生物修饰的敏感膜研究,从硅基到聚合物柔性基底电极的材料拓展,小体积、植入式、可穿戴式的电化学生化传感器研制等是目前发展的方向,其在临床检验、精准医疗、运动健康监测、老年健康服务等诸多领域中显示出巨大的应用前景。     

介电电泳芯片及其在细胞分析中的应用

简要阐述了在交流和直流电压电场中,介电电泳(DEP)芯片进行细胞分离富集的机理.按照驱动电场的差异对DEP芯片进行了分类,分析和比较了DEP芯片微电极的叉指电极、抛物线电极、堡式电极、三维电极等典型结构.特别对近年来DEP芯片在单细胞分析、细胞分离与富集以及临床细胞分析中的应用进展进行了综述,并对其应用前景和发展方向进行了展望.     

Nano-ZnO微叉指电极生物传感器检测大肠杆菌

设计了一种基于纳米ZnO材料检测大肠杆菌(E.coli O157:H7)的微叉指阻抗生物传感器,利用电化学方法在氧化铟锡(ITO)叉指电极表面沉积上纳米ZnO,然后将链霉亲和素固定在纳米ZnO表面,利用生物素亲和素的高亲和性原理将大肠杆菌抗体绑定在传感器表面,完成传感器的构建。实验表明,传感器检测E.coli O157:H7线性范围为40~4×10^6cfu/mL,检出限为40 cfu/mL,传感器的特异性、重现性、实用性较好。     

一种胶质瘤细胞的核酸适体电化学阻抗传感器

本文基于交流阻抗谱技术发展了一种新型的高灵敏核酸适体传感器用于胶质瘤细胞的检测。该传感器通过巯基在金表面的混合自组装,将腱肽蛋白c的核酸适体探针固定于金电极表面。基于腱肽蛋白在胶质瘤细胞表面的高表达,利用细胞与电极表面核酸适体探针的特异性生物识别对铁氰化物电化学阻抗的抑制,建立了胶质瘤细胞检测的核酸适体传感器。考察并优化了核酸适体/巯基丙酸混合自组装比例、反应时间、温度和离子强度等对传感器性能有显著影响的分析条件,结果表明该传感器的阻抗响应与胶质瘤细胞浓度呈线性关系,线性范围为100~50 000 cell/mL,其检出限可达50 cell/mL。     

第一届全国化学传感器暨第三届全国离子电极学术交流会在成都召开

由中国仪器仪表学会分析仪器学会组织的此次会议展示了我国在该领域研究的现状,有如下几方面: 1.发展了一系列新型酶电极、细菌电极、免疫电极等生物传感器。微电极已达尖端直径约1μm的水平,可用于细胞内离子活度的动态检测,有关微电极的测试装置逐步建立起来。 2.应用放射性同位素,交流阻抗谱图等方法研究电极的机理,用某些数学模型解释界面现象取得进展。     

纳米TiN修饰平面微电极阵列在神经信息双模检测中的应用

采用氮化钛(TiN)修饰平面微电极阵列(pMEA),对其性能进行改进,开展了离体神经电生理和神经递质电化学的检测研究。采用磁控溅射法在实验室自制微电极阵列上修饰具有纳米结构的TiN材料,修饰后的微电极阻抗降低近一个数量级,背景噪声基线降至±6μV,信噪比是修饰前的1.7倍。在SD大鼠离体脑片神经电生理信号检测中,信噪比可达10∶1,能分离提取±12μV的微弱信号。神经递质多巴胺电化学信号检测下限达50 nmol/L(信噪比2∶1),浓度在0.05~100μmol/L内与电流响应的线性相关系数为0.998。实验结果表明,在微电极表面修饰纳米TiN,降低了微电极阻抗,提高了信噪比,实现了对神经信息微弱信号的检测。     

第一届全国化学传感器暨第三届全国离子电极学术交流会在成都召开

中国仪器仪表学会分析仪器学会于1986年11月5—8日在四川省成都市召开第一届全国化学传感器暨第三届全国离子电极学术交流会,参加代表200名,录用论文180篇,在会议上宣读120篇。内容包括:1.发展了一系列新型酶电极、免疫电极等。尖端直径约1μm的微电极可用于细胞内离子活度的动态检测。2.应用放射性同位素、交流阻抗图谱等方法研究电极     

微流控电阻抗检测系统构建及其应用

凝血时间检测主要用于凝血障碍性疾病的初步诊断、抗凝药物的监测以及外科手术前的评估,是医生对患者自身凝血功能进行评价的一项重要指标。本文应用微流控电阻抗技术,提出了一种基于叉指电极的微流体凝血时间检测方法。使用软刻蚀方式制作微流控芯片,将固化后带有微通道的聚二甲基硅氧烷(PDMS)与带有刻蚀电极的导电玻璃键合,搭建微流控电阻抗检测系统。本实验通过对血浆活化部分凝血活酶时间(APTT)的检测,得出血液凝固过程中阻抗值的变化曲线,引入微积分概念,确定血液凝固时间。     

基于AuNPs/PANI-NF复合膜的电化学细胞传感器对姜黄素诱导HeLa细胞凋亡的抑制作用检测

以聚苯胺纳米纤维(PANI-NF)-纳米金(AuNPs)复合膜构建传感界面,在AuNPs/PANI-NF界面上修饰转铁蛋白(Tf),利用转铁蛋白与人宫颈癌细胞(HeLa)表面大量表达的转铁蛋白受体(TfR)之间的特异性识别作用,将细胞捕获到传感器界面,导致电化学阻抗值变化。利用电化学阻抗谱研究姜黄素对HeLa细胞的抑制作用。结果表明,随着药物浓度的增大和作用时间的延长,电化学阻抗值下降,表明姜黄素对细胞的抑制作用增强。电化学阻抗值的变化率与药物浓度和作用时间具有量效关系;电化学方法检测显示,姜黄素对HeLa细胞的抑制作用趋势与MTT法及倒置显微镜检测到的姜黄素对HeLa细胞的抑制作用结果相吻合,从而建立了一种检测药物对细胞抑制作用的新方法。该方法具有简便、灵敏度高、费用低廉等优点。     

聚吡咯涂层的电化学合成及对神经微电极电性能的影响

通过改变掺杂剂种类、反应时间、电流密度等合成条件, 在神经微电极表面通过电化学沉积一系列厚度及形貌不同的导电高分子聚吡咯(PPy)涂层. 通过X射线光电子能谱及扫描电子显微镜对所得涂层化学组成及形貌进行表征.研究了PPy涂层对神经微电极电性能的影响. 电化学阻抗谱表明, 在神经信号相关的1 kHz频率处, 神经微电极阻抗值可降低至原来的1/55. 循环伏安曲线表明, 随PPy合成时间加长或电流密度提高, 电极总电容量随之增大.     

基于电化学阻抗谱的致病菌检测传感器的研究进展（英文）

几千年来,致病菌对人类健康构成了巨大威胁。实现致病菌的实时监测可有效阻止致病菌的传播,从而降低对人类健康的威胁。迄今为止,已有电化学、光学、压电和量热等多种技术用于细菌的检测。其中,基于电化学阻抗技术的传感器由于其成本低、读取时间短、重现性好、设备便携等优点,在实时细菌检测中展现出了巨大的应用潜力。本文主要综述了近三年来电化学阻抗技术在细菌传感中的典型应用。众所周知,电极材料在基于电化学阻抗的传感器的构建中发挥着极其重要的作用,因为细菌生物识别元件的固定化,以及所制备的传感器的灵敏度、经济性和便携性都主要取决于电极材料。因此,为了向新入行的研究人员提供基于不同电极材料制备电化学阻抗传感器清晰的制备过程,我们尝试根据不同的电极平台对基于电化学阻抗技术的传感器进行分类。此外,还讨论了目前的难点、未来的应用方向和前景。我们希望通过本文的综述,能够为刚进入该领域的研究人员开展基于电化学阻抗技术,制备快速、灵敏、准确地检测多种致病菌的传感器研究提供指导。     

ITO微孔电化学传感器的构建及细胞胞吐的监测

胞吐是细胞之间传递信号的主要方式之一,安培法监测细胞胞吐是研究细胞间通讯的基本方法。本研究采用ITO (Indium Tin Oxide) 导电玻璃与紫外光刻技术构建了一种新型ITO微孔电化学传感器,用于细胞胞吐现象的监测并取得较好的效果。相比传统的方法,ITO微孔电化学传感器不仅可以取代传统的碳纤维微电极,而且可与荧光或化学发光等方法联用,运用多种手段同时对细胞的生理现象进行监测。     

基于纳米金/壳聚糖/石墨烯的癌胚抗原阻抗型免疫传感器

研究了在PBS缓冲介质中,一种检测癌胚抗原的新型免标记阻抗型免疫传感器的制备及应用,基于石墨烯、纳米金在玻碳电极表面组装制备传感器,通过循环伏安法、交流阻抗法对制备的传感器进行表征。在优化的实验条件下,该免疫传感器的阻抗值随着检测溶液中癌胚抗原(CEA)浓度的增大而增大,并在0.1～85 ng/mL CEA范围内呈线性关系,回归方程为△Ret=1605.55+39.26ρ;检测限为0.04 ng/mL(R=0.9992)。该免疫传感器可用于临床上对CEA的检测。     

基于无金属可见光诱导原子转移自由基聚合方法制备人血清白蛋白超微印迹传感器及其性能

将荧光标记的人血清白蛋白(HSA)既作模板分子又作催化剂,利用无金属可见光诱导的原子转移自由基聚合方法,在纳米金(nAu)修饰的铂超微电极(Pt UME)表面制备分子印迹聚合物(MIPs),构建超微印迹传感器(MIPs/nAu/Pt UME),利用电化学循环伏安法、交流阻抗法、扫描电子显微镜和X射线光电子能谱等方法对所得传感器进行表征。进一步,以MIPs/nAu/Pt UME为工作电极,自制铂微电极为参比电极,铂丝为对电极,构建只需5μL待测液的微体积检测体系,通过差分脉冲伏安法方法对HSA进行检测。在最优条件下,超微印迹传感器检测HSA的线性范围为1.0×10^-9～1.0×10^-2 mg/L,检出限为3.4×10^-10 mg/L,相关系数为R²=0.9980。考察了血红蛋白、肌红蛋白、小鼠IgG和牛血清白蛋白对检测HSA的干扰,并探究了传感器的一致性和重现性。最后,利用MIPs/nAu/Pt UME对实际样品进行检测,得到加标回收率为96.0%～104.5%,表明制备的传感器具有一定的实际应用性。     

微电极制备、表面修饰及活体/单细胞电分析应用

微电极是指至少在一维尺度上不大于25μm的电极。微电极由于尺寸小而具有一些常规电极无法比拟的性质,如具有电流密度高、响应速度快、欧姆压降(iR降)小、信噪比高等特点。微电极特殊的性质使其在电化学测试中具有独特的优点和重要性,并在分析化学、生物学及医学等方面得到了广泛应用,尤其在生命分析领域如在单细胞检测和活体分析中具有众多重要的应用。微电极的设计制备是微电极电化学发展应用的关键,目前涌现出的制备微电极的技术有电化学刻蚀法、电沉积法、自组装技术、化学镀层技术等,这些制备方法为快速制备微电极提供了可能性。本文综述了近年来微电极的研究进展,包括微电极的特点、分类、制备方法及其单细胞检测和活体分析方面的应用,最后提出了微电极面临的挑战与发展方向。     

基于聚苯胺-镍酞菁多孔渗透薄膜的氨气传感器

利用磺化镍酞菁(NiTSPc)对苯胺(PANI)聚合的催化作用,通过简单的电聚合方法在叉指金电极(IAE)表面合成了PANI/NiTSPc多孔渗透膜.利用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、能量色散图谱(EDS)和拉曼光谱对PANI/NiTSPc多孔膜进行表征.在室温下,采用基于PANI/NiTSPc多孔膜制备的传感器对不同浓度(3.8~1900 mg/m~3)的NH_3进行了检测.结果表明,对于76 mg/m~3的NH_3,传感器的灵敏度为2.75,响应时间为10 s,且该传感器具有恢复时间短、重复性及稳定性良好等优点.所制备的PANI/NiTSPc薄膜传感器在NH3检测及电子鼻的应用中具有巨大潜力.     

基于生物阻抗谱的干细胞发育过程电学特性研究

基于生物阻抗谱方法研究了干细胞发育过程的电学特性,开发了一种用于干细胞发育过程监测的高精度生物阻抗谱传感器。此传感器采用倒锥形结构,实现了检测目标尺寸的自适应,通过渐缩腔室实现电场的聚集,通过窄缩腔室实现了检测区域处电场均匀化,提高了干细胞的检测精度。采用数值仿真方法对传感器的结构进行了验证及优化,结果表明,此传感器可避免干细胞发育过程中的位置变动对检测结果的影响,并且对发育中干细胞的尺寸变化更敏感,通过对传感器结构参数进行优化,使最优监测灵敏度达到0.882。以斑马鱼胚胎干细胞为监测对象,采用本方法对其发育过程进行了30 h监测,发现随着斑马鱼胚胎的发育,阻抗值逐渐增大,弛豫频率逐渐减小(由1870 kHz降低到481 kHz)。结果表明,本传感器与监测方法可实现干细胞发育过程的高精度监测。     

离子选择性微电极阻抗转换器的研制

离子选择性微电极是测量生物细胞中离子活度的新型工具。近年来,已研制成了多种离子的PVC液膜微电极。微电极的尖端直径小至1微米,甚至0.1微米,电极的内阻高达10~(11)Ω以上。因此需要非常良好的绝缘及高输入阻抗的测试仪器。国产FW-1型微电极放大器的输入阻抗为10~(12)Ω,还不能同10~(10)Ω以上的微电极配合使用。为了提高微电极的测量精度,本工作研制了微电极阻抗转换器。该转换器的输入阻抗为10~(14)Ω,输出阻抗小于1Ω。设计中采用特殊的电源自举电路,使工作电压浮动,大辐度提高了输入