ICHY便携式电化学工作站应用4：用于癌胚抗原即时检测的智能手机控制便携式光电化学免疫传感器

DOI: org/10.1016/j.cej.2023.145276

癌胚抗原(CEA)在多种肿瘤细胞中均有表达，是人血清中重要的肿瘤标志物，本文建立了一种快速、准确的实时检测方法，以实现对CEA的高灵敏度检测。通过构建三明治型光电电化学(PEC)免疫传感器，并利用智能手机控制的便携式电化学工作站，在现场实时完成CEA的检测。首次提出采用掺锌Fe₂O₃/CdIn₂S₄ (Zn-Fe₂O₃/CdIn₂S₄)作为PEC传感器平台，该平台具备合适的带隙组合和稳定的阶梯式电子转移模式来提供可靠且稳定的光电流响应。此外，Ag@CuWO4作为抗体标记物与CdIn₂S₄形成z型电子传递模式，从而放大了传感器信号。通过Box-Behnken实验消除了实验条件之间相互影响，并筛选出最佳免疫传感器实验条件。在100 fg/mL ~ 100 ng/mL范围内，PEC免疫传感器与CEA呈良好线性关系，并且其检出限可以低至14.7 fg/mL (S/N³)。该免疫传感器具备便携性强、稳定性好、重复性高、特异性强以及储存稳定等特点。在人血清样品分析方面，该方法展示了良好回收率和较低相对标准偏差。这种PEC试验为其他癌症标志物尤其是环境污染物开辟了一条新路并提供即时检测手段。

电化学相关测试方法:

PEC免疫传感器的电化学阻抗分析

电化学阻抗谱(EIS)是证明免疫传感器构建成功的常用分析方法。对免疫传感器进行层修饰阻抗实验。实验参数为:开路电压为0.18 V，频率为0.1 ~ 100000 Hz，交流幅值为5 mV。试验溶液为0.1 M KCl和2.5 mM [Fe (CN)⁶]^{4- /3-}。图4A的内置图显示了包含电子转移电阻(Ret)、溶液电阻(Rs)、双层电容(Cdl)和扩散阻抗(Zw)的Randles等效电流图。图4A中，曲线a为裸ITO的Ret曲线，其Ret值仅为18.4，表面具有良好的导电性。修饰底物Zn-Fe₂O₃/CdIn₂S₄后，Ret值增加到30.09(曲线b)，继续修饰聚多巴胺盐酸盐(PDA)后，Ret值增加到34.62(曲线c)。修饰后Ret值增加到62.59(曲线d)。电极表面的非特异性位点被BSA屏蔽，电极电导率进一步降低，Ret值增加到94.76(曲线e)。CEA与Ab1的特异性结合使Ret值进一步增加到133.3(曲线f)。Ret值增加到147.4(曲线g)。分析表明PEC免疫传感器的构建是成功的。

图4所示。(A)层修正阻抗，曲线A: ITO, B: ITO/Zn-Fe₂O₃/CdIn₂S₄, c: ITO/Zn-Fe₂O₃/CdIn₂S₄/PDA, d: ITO/Zn-Fe₂O₃/CdIn₂S₄/PDA/Ab1/BSA, f: ITO/Zn-Fe₂O₃/CdIn₂S₄/PDA/Ab1/ CEA, g: ITO/ Zn-Fe2O₃/CdIn₂S4/PDA/Ab1/BSA/CEA/Ag@CuWO₄- Ab2

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