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| 發展電化學免疫傳感器的方法 | |||
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在國家傳感器研究中心的一個研究小組（國家科學研究委員會），在愛爾蘭都柏林城市大學的基礎（都柏林，愛爾蘭），已經開發一種技術，可以讓用戶得到一個電化學免疫傳感器檢測定量分析信息。一個技術的主要特點是低成本，一次性使用，絲網印刷電極作為傳感器平臺，具有高導電聚合物層和生物識別分子如抗體修飾。測量是在一個競爭的傳統方式進行基礎免疫抑制或涉及被測分析物和過氧化物酶標記的模擬。在過氧化氫底物存在下，過氧化物酶結合在表面傳導信號電極通過電子流（見圖1）。該系統具有從其他類似技術的幾個關鍵性的差異。
首先，該修飾電極表面與固定抗體進行了優化，得到的表面，不需要額外的阻斷治療。第二，在電極表面附近的未結合的過氧化物酶標記不存在的電化學信號轉導。沒有分離步驟需要進行，允許單步免疫診斷測量的前景。第三，因為不需要分離步驟，結合的相互作用可以實時監控。用流動注射系統和環境測量的概念，測量可以在一個單一的傳感器表面進行，包括校準和樣品的測量，在幾秒鐘的事。這些性能，該系統是以定量診斷測量原位應用的范圍內的一個潛在的技術。
電化學免疫傳感器利用聚苯胺，用合適的摻雜劑的添加。該導電聚合物的電化學沉積到電極表面。生物分子可以通過靜電作用固定，從而有效的電子轉移過程。聚合物的電沉積是將它們的最好方法。然而，這種方法限制速率的設備可以產生。研究小組在導電涂料的發展能夠與電化學沉積技術競爭的制劑物理沉積。
一個有前途的方法，導電聚合物納米粒子的使用，目前正在開發的智能聚合物研究院在臥龍崗大學（新南威爾士州，澳大利亞）。這些納米粒子具有改進的加工性能與致癌的本體溶液相比，單體苯胺。它們的納米級還允許超薄薄膜被沉積到電極。這種控制薄膜的聚合物層的有效的行為是必要的（例如，電導，電子遷移率，生物分子固定化質量）。12電影也高通量過程如噴墨印刷可能適合。
辣根過氧化物酶與電極之間的電子轉移是有效的使用導電聚合物納米粒子。研究還表明，結合的過氧化物酶在電極表面的抗體介導的電子傳遞。13雖然還需要了解的過程的更多信息，似乎明顯的是，分子間的距離是很重要的。的酶電極表面足夠接近是必不可少的，并引入任何額外的距離酶的活性位點和電極表面之間的電子傳遞效率降低。該抗體的大小和電極上的取向可能也發揮了至關重要的作用。研究團隊，與愛爾蘭都柏林城市大學生物技術在學校的合作，這是調查采用較小的抗體片段（例如，單鏈抗體）和發展的方法來定位在電極表面的重組抗體片段。
特征的抗體修飾導電聚合物的表面都經過精心優化。用于固定化的抗體溶液控制可能導致具有優良的抗干擾性能的表面。在理想的濃度，抗體沉積在一個單層或亞單層。這個過程中最大限度地捕獲試劑用量對表面，最大限度地減少擁擠的表面抑制電子轉移，并防止非特異性相互作用與溶液酶材料。表面的單層膜的電化學性質進行了表征和比色法。14最近的研究利用金標抗體和掃描電化學顯微鏡在電極表面的抗體確認這個分布（見圖2）。
阿特拉津免疫傳感器上面描述的平臺已采取幾種分析物的定量測量。初始測量用生物素作為模型的分析。15測量被擴展到分析莠去津。在這種配置的系統的一個主要缺點是，電極只能用于單次測量。極間變異意味著錯誤比預期的要大得多，使標定困難。此外，免疫檢測是采用傳統的序貫培養法進行。
然而，在一個流動注射系統相結合，在過氧化物酶標記的抗原的存在和過氧化氫的底物，該抗體共軛的相互作用可以實時測量。16這樣一個概念上的突破，檢測組件現在可以在一個方便的方式處理。所有的免疫成分（即，無物，過氧化物酶共軛，基板）可以同時施加到傳感器的表面，和一個比例響應可以來自直接（參見圖3）。
執行對電極上的一個單一的測量仍然沒有解決法標定問題。在免疫測定中，很大比例的測定是致力于建立測量校準。這也是必要的電化學免疫傳感器。然而，抗體結合的一個重要現象尚未開發。大眾運輸–有限的抗原抗體結合在一個有限的表面產生的飽和結合曲線。在這個結合過程的早期階段，結合率與時間的關系是線性的。只要測量線性區域內進行多次測量，理論上可以在一個單一的表面進行，這將允許校準的標準和樣品是在一個單一的電極表面分析.
這種現象是與傳感器使用單鏈抗體片段對莠去津，是由測試凝有限公司（阿伯丁，蘇格蘭）。它是可能的應用至少四個標準單電極和推導出一個基于結合相互作用的速率線性校準曲線（參見圖5）。標準間的變異小于1.5%，并測定可在約150秒。17這種方法也被生物技術在愛爾蘭都柏林城市大學學校測試，那里的研究人員應用原理，光學傳感器裝置和發現至少15的測量可以在一個單一的，不可再生的芯片表面。這個原理可提高檢測的吞吐量和允許的芯片表面延伸的使用，收益的時間和成本。
電化學免疫傳感器平臺已經達到的水平的成熟，它已準備好的商業發展。這個系統的一個為期三年的科技發展規劃已經啟動了愛爾蘭企業開發一個獨立的一次性裝置，可以允許定量診斷測量。的國家科學研究委員會繼續發展的方式來提高修飾電極的表面質量的生產采用了一系列的材料配方和沉積技術。的國家科學研究委員會也在尋找在納米材料和納米結構的技術來進一步改進電子傳導過程用于檢測抗原抗體相互作用。
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