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NML研究文章 | 絲網(wǎng)印刷石墨烯電極：無(wú)創(chuàng)無(wú)標(biāo)記檢測(cè)皮質(zhì)醇-乳酸鹽雙抗體

鴻凱智能 2018-05-02 | 閱讀：1959

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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

文章轉(zhuǎn)載自公眾號(hào)：nanomicroletters

本文亮點(diǎn)

1 電沉積法制備的二維納米片有效提升了電極的電導(dǎo)率。

2 首次開(kāi)發(fā)了雙偶聯(lián)皮質(zhì)醇-乳酸鹽抗體的石墨烯生物界面，此無(wú)標(biāo)記檢測(cè)技術(shù)適用于臨床樣品分析。

3 用商用Elisa試劑盒可以很好地兼容和驗(yàn)證檢測(cè)結(jié)果，檢測(cè)時(shí)間低至< 1 min。

內(nèi)容簡(jiǎn)介

近年來(lái)，智能可穿戴健康監(jiān)測(cè)設(shè)備發(fā)展迅速，相比Elisa試劑等商用檢測(cè)手段，無(wú)創(chuàng)、即時(shí)檢測(cè)技術(shù)對(duì)于實(shí)現(xiàn)對(duì)人體疾病和健康狀況的早期預(yù)報(bào)具有重要意義。

加拿大Suresh Neethirajan等人用無(wú)標(biāo)記電化學(xué)分析方法，開(kāi)發(fā)了一種靈敏的特異的免疫傳感器，用于檢測(cè)人或動(dòng)物生物液體（如汗液和唾液）內(nèi)的激素皮質(zhì)醇和乳酸。這種生物傳感器使用生物液體代替血液，更適用于嬰兒、家畜等無(wú)創(chuàng)檢測(cè)需求。

使用電化學(xué)還原氧化石墨烯（e-RGO）修飾絲網(wǎng)印刷電極，其中e-RGO既作為信號(hào)放大的平臺(tái)，又作為皮質(zhì)醇和乳酸抗體共價(jià)偶聯(lián)的模板。在寬檢測(cè)范圍內(nèi)對(duì)目標(biāo)分子的無(wú)標(biāo)記計(jì)時(shí)電化學(xué)檢測(cè)結(jié)果表明，對(duì)皮質(zhì)醇和乳酸的檢測(cè)極限分別達(dá)到0.1 ng/mL和0.1 mM。

此外，這種可攜帶、手持式的檢測(cè)器，可與藍(lán)牙鏈接，與電池電源集成，能滿足即時(shí)檢測(cè)的需求。此生物免疫傳感器具高靈敏度和特異性、無(wú)創(chuàng)、即時(shí)檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，是一種在發(fā)達(dá)或發(fā)展中國(guó)家都適用的多功能傳感平臺(tái)。

圖文導(dǎo)讀

1 石墨烯修飾絲網(wǎng)印刷電極示意圖

基于e-RGO的抗體免疫傳感器的逐步裝配過(guò)程：在PBS中對(duì)GO經(jīng)過(guò)連續(xù)還原性掃描后通過(guò)電化學(xué)還原技術(shù)在絲網(wǎng)印刷電極上合成e-RGO。采用電化學(xué)LSV還原技術(shù)（還原電壓掃描范圍從0到-1.4 V）來(lái)減少GO母體結(jié)構(gòu)中的羥基，環(huán)氧基和其他含氧官能團(tuán)，并有助于將GO轉(zhuǎn)化為e-RGO。

2 電沉積e-RGO與絲網(wǎng)印刷電極的集成

SEM研究顯示了在電沉積和e-RGO改性前的絲網(wǎng)印刷電極的顯微圖像。在SEM分析中清楚地看出石墨烯在絲網(wǎng)印刷電極工作區(qū)域上的成功電沉積。

并且通過(guò)使用AFM和TEM分析進(jìn)一步研究了在雙絲網(wǎng)印刷電極上的電沉積。對(duì)于TEM分析，將沉積材料（e-RGO）小心地從其中一個(gè)測(cè)試電極分離出來(lái)。e-RGO的TEM顯微圖清楚地表明電沉積成功。AFM顯微照片和相應(yīng)的高度曲線分析表明?2nm的高度對(duì)應(yīng)于3-4個(gè)石墨烯層。

3 計(jì)時(shí)電化學(xué)分析

雙工作電極中抗體修飾的e-RGO表面（Ab@e-RGO）已經(jīng)用于使用計(jì)時(shí)電流法的皮質(zhì)醇和乳酸監(jiān)測(cè)。

在計(jì)時(shí)電流檢測(cè)中，隨著抗原濃度的增加，電流強(qiáng)度逐漸下降。已驗(yàn)證的皮質(zhì)醇分析范圍為0.1到200 ng（R2?0.98，LOD?0.1 ng），乳酸的分析范圍從0.5到25mM（R2?0.99，LOD?0.110 mM），能夠檢測(cè)到的分析物的范圍非常廣泛。