NML研究文章 | 丝网印刷石墨烯电极:无创无标记检测皮质醇-乳酸盐双抗体

Noninvasive Label-Free Detection of Cortisol and Lactate Using Graphene Embedded Screen-Printed Electrode

Satish K.Tuteja,Connor Ormsby,Suresh Neethirajan*

Nano-Micro Lett. (2018) 10:41

DOI: 10.1007/s40820-018-0193-5


本文亮点

1   电沉积法制备的二维纳米片有效提升了电极的电导率。

2    首次开发了双偶联皮质醇-乳酸盐抗体的石墨烯生物界面,此无标记检测技术适用于临床样品分析。

3    用商用Elisa试剂盒可以很好地兼容和验证检测结果,检测时间低至< 1 min。


内容简介

近年来,智能可穿戴健康监测设备发展迅速,相比Elisa试剂等商用检测手段,无创、即时检测技术对于实现对人体疾病和健康状况的早期预报具有重要意义。

加拿大Suresh Neethirajan等人用无标记电化学分析方法,开发了一种灵敏的特异的免疫传感器,用于检测人或动物生物液体(如汗液和唾液)内的激素皮质醇和乳酸。这种生物传感器使用生物液体代替血液,更适用于婴儿、家畜等无创检测需求。

使用电化学还原氧化石墨烯(e-RGO)修饰丝网印刷电极,其中e-RGO既作为信号放大的平台,又作为皮质醇和乳酸抗体共价偶联的模板。在宽检测范围内对目标分子的无标记计时电化学检测结果表明,对皮质醇和乳酸的检测极限分别达到0.1 ng/mL和0.1 mM。

此外,这种可携带、手持式的检测器,可与蓝牙链接,与电池电源集成,能满足即时检测的需求。此生物免疫传感器具高灵敏度和特异性、无创、即时检测等优点,是一种在发达或发展中国家都适用的多功能传感平台。


图文导读

1  石墨烯修饰丝网印刷电极示意图

基于e-RGO的抗体免疫传感器的逐步装配过程:在PBS中对GO经过连续还原性扫描后通过电化学还原技术在丝网印刷电极上合成e-RGO。采用电化学LSV还原技术(还原电压扫描范围从0到-1.4 V)来减少GO母体结构中的羟基,环氧基和其他含氧官能团,并有助于将GO转化为e-RGO。

2  电沉积e-RGO与丝网印刷电极的集成

SEM研究显示了在电沉积和e-RGO改性前的丝网印刷电极的显微图像。在SEM分析中清楚地看出石墨烯在丝网印刷电极工作区域上的成功电沉积。

并且通过使用AFM和TEM分析进一步研究了在双丝网印刷电极上的电沉积。对于TEM分析,将沉积材料(e-RGO)小心地从其中一个测试电极分离出来。e-RGO的TEM显微图清楚地表明电沉积成功。AFM显微照片和相应的高度曲线分析表明〜2nm的高度对应于3-4个石墨烯层。

3   计时电化学分析

双工作电极中抗体修饰的e-RGO表面(Ab@e-RGO)已经用于使用计时电流法的皮质醇和乳酸监测。

在计时电流检测中,随着抗原浓度的增加,电流强度逐渐下降。已验证的皮质醇分析范围为0.1到200 ng(R2〜0.98,LOD〜0.1 ng),乳酸的分析范围从0.5到25mM(R2〜0.99,LOD〜0.110 mM),能够检测到的分析物的范围非常广泛。


作者简介

主要研究方向:

生物测量,生物成像,生物和农业系统的纳米科学和工程。


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