前言

纳米纹理极大地提高了各种生物传感器的整体分析性能。高表面积的纳米结构材料为生物分子的固定提供了有效增强的表面，具有适当的取向、更好的覆盖和高生物活性，从而丰富了传感特性。各种纳米材料已被用于使用不同传感原理(如光学、质谱、光电化学、电化学等)制造传感器。纳米材料，如用于制造基于荧光检测的传感器的量子点，有助于显著提高传感性能，如缩短反应时间、可调传感器特性等。利用半导体纳米材料如二氧化钛纳米结构和量子点开发和制备的光电化学传感器显示出良好的分析性能，如低背景信号、高灵敏度和精度以及易于小型化。生物传感器感兴趣的其他材料是氧化锌、石墨烯和其他碳纳米材料。金纳米材料也被广泛用于生物传感应用。金纳米粒子/纳米结构因其生物相容性、高导电性、良好的催化性能和易于表面功能化以强烈粘附所需分析物而引起了极大的关注。

研究内容

印度的研究人员已经对电化学生长条件进行了广泛优化，以表明具有最佳负电位扫描范围的LSV技术可以得到比在恒定电位下进行的，常用计时电流法技术获得的高度均匀的超支化晶体金纳米结构电极。此外，他们已经证明APTES封端剂发挥双重作用，不仅允许金的高度结晶生长，而且有助于减少电沉积过程中工作电极表面上氢泡的粘附，这通常是获得纳米结构均匀表面覆盖的障碍。经过上述所有修改；他们展示了一种快速制造免疫传感器的概念验证方法，该方法基于均匀的3D超支化晶体金纳米结构电极和无标记抗体-抗原亲和相互作用，且不影响灵敏度和选择性。金电极的均匀3D超支化结构控制了羧基基团的快速形成，这通过抗体的牢固和均匀固定来指示。这又导致了较短的化验时间(即4小时内)。免疫传感器在灵敏度、选择性、稳定性和再生性方面的分析性能已通过使用标准蛋白质和来自人乳腺癌细胞系的细胞裂解物得到成功证明。

实验方法

使用USB供电的EmStat3+恒电位仪对金基底进行电化学改性。线性扫描伏安法(LSV)在-0.8 V至-0.2 V电势之间进行，扫描速率为0.01 V/s。安培法沉积也在-0.45 V的恒定电势下进行73分钟。向电解液中加入不同量的添加剂，如APTES、乙醇和Triton-X，以防止H2气泡沉淀在金电极表面。铂网面积保持大于金载玻片的表面积，以确保纳米结构金的均匀电沉积。电沉积活性面积为0.49 cm2的镀金载玻片，直到积累了30C电荷。电化学沉积过程后，电极在去离子水中彻底清洗，并吹干。

CV代表普通金电极与ns @金电极的氧化还原峰电流比较，扫描电镜视图显示ns @金电极的表面形态。

(a)未修饰的ns @金电极(b)带有BSA固定的ns @金电极的XPS图。

峰值电流响应变化(由于抗体-抗原相互作用)与ns @金免疫传感器上EGFR抗原浓度增加的校准曲线。

对ns @金免疫传感器进行为期10天的稳定性测试；在ns @金免疫传感器上进行8个再生周期的再生测试。

结论

研究已经表明，与常规的计时电流法电沉积不同，最佳APTES浓度辅助下的LSV电沉积可以形成均匀分布的超支化金纳米结构，这反过来有利于提高分析性能并大大缩短分析时间。与普通金电极相比，3D超支化ns @金电极的高表面积使电导率显著提高了近8倍。此外，与普通金电极(28 %)相比，ns @金电极提供了非常高的蛋白质(即捕获探针)固定效率(即94 %)。此外，金纳米结构的大面积和均匀的表面覆盖导致在45分钟的时间跨度内羧基的强而快速的表面改性，与迄今为止所有其他报道的文献相比，这是时间上的巨大改进。总体而言，该免疫传感器仅使用0.75 mM铁/铁氰化物系统，检测限约为6.9 pg/mL (62 fM)，显示了目标EGFR蛋白的高重现性数据。此外，该传感器在10天内表现出良好的稳定性，变异小于1%，再生能力可达8个再生周期，变异小于2%。免疫传感器的实际有效性通过选择性检测MDA-MB 231和MCF-7乳腺癌细胞系中的EGFR和ERα蛋白来证明。本研究中报告的分析性能水平(在灵敏度、特异性、重现性和稳定性方面)非常适合该传感器在各种生物样品分析中的适用性。通过进一步优化纳米结构、更具体的功能化方案和适应捕获探针序列，这种分析具有很大的潜力，可以径向扩展到小分子标记物(如miRNA)的精确检测。

https://doi.org/10.1016/j.snb.2020.128803。