基于APTES修饰核壳二氧化硅纳米颗粒的非法拉第电化学生物传感器用于新生儿残疾病原体检测

本文报道了一种新型非法拉第电化学阻抗谱(nf-EIS)生物传感器，通过溶胶-凝胶法制备平均尺寸144±18.6 nm的介孔SiO2纳米颗粒，经不同浓度(1-8%) APTES修饰后，成功实现了人巨细胞病毒(HCMV) UL83抗原的高灵敏度检测(检测限2 ng/mL)。研究创新性揭示了APTES后功能化策略可优化纳米颗粒表面覆盖度，为无标记电化学生物传感器设计提供了新思路。

　　

亮点

本研究开发了基于介孔SiO₂纳米颗粒的创新生物传感器平台，首次将阴离子表面活性剂模板法制备的核壳结构纳米材料应用于非法拉第检测模式，为新生儿致残病原体HCMV的早期诊断提供了新工具。

材料

实验采用N-月桂酰肌氨酸钠作为阴离子表面活性剂，正硅酸乙酯(TEOS)作为硅源，通过S^-N⁺I^-协同组装路径构建氨基功能化介孔SiO₂纳米颗粒。检测使用指间距50μm的金叉指电极(Au-IDEs)，生物识别元件为病毒特异性UL83抗体。

APTES功能化SiO₂纳米颗粒层的开发

通过三种表面修饰策略对比发现：先沉积后功能化的SiO₂纳米颗粒能形成更均匀的单层覆盖（见图3）。这种"先铺砖后抹水泥"的方法使APTES分子能充分渗透至纳米颗粒间隙，形成致密的氨基化界面，这对基于界面电容变化的非法拉第检测至关重要。

结论

研究证明：1）4% APTES浓度在灵敏度(13.99 nF/ln(ng/mL))和检测限(2 ng/mL)间取得最佳平衡；2）后功能化策略使纳米颗粒表面覆盖度提升37%，显著降低非特异性信号。该工作为开发新一代无标记临床诊断设备提供了重要技术参考。