引言
白介素-8（IL-8）与癌症和其他疾病的炎症相关。妊娠期IL-8水平的异常变化也与新生儿的发育并发症有关。这些状况可能与死亡率升高和长期并发症相关1。因此，对IL-8进行早期、灵敏和可靠的检测对于及时评估至关重要。
电化学生物传感器因能够提供灵敏且无需标记的分析响应，已被广泛用于IL-8检测。此前用于IL-8检测的电化学生物传感器已在复杂生物基质中展现出分析适用性。Sharma等人报道了在血清中添加IL-8后的无标记阻抗检测2，而Ayd?n和Sezgintürk开发了一种用于测定人血清和唾液中IL-8的阻抗免疫传感器3。在另一项研究中，一种电化学IL-8免疫传感器使用真实血清和唾液样本进行了验证，所获结果与传统ELISA测量结果一致4。电化学生物传感器采用不同的信号转换方法，包括安培法、伏安法、电位法和阻抗法测量5。与传统IL-8检测技术（如ELISA）相比，非法拉第电化学阻抗传感尤为引人注目，因为它可以在不依赖氧化还原探针的情况下检测与生物分子结合相关的界面变化6, 7。
生物传感器和生物分析平台通常需要利用表面化学方法将生物识别元件（如抗体、酶或核酸）固定在固体基底上，该方法会引入活性官能团。传统制备流程通常涉及沉积或印刷电极或传感层，随后进行多步沉积后化学处理步骤，包括硅烷化、连接基团接附和活化，然后才能进行受体固定6, 8。
这些印刷后功能化处理过程通常耗时较长，且对加工条件敏感，导致表面化学、受体密度和分析性能的变异性。此类局限性在高通量或卷对卷制造环境中尤为突出，因为在这些环境中可扩展性、重现性和成本效益至关重要。虽然柔版印刷等技术能够实现生物传感器组件的大规模制造，但大多数印刷生物传感器墨水是为机械或电学性能（导电电极）而配制的9, 10，而非为了提供可直接用于生物受体固定的表面。
使用有机硅烷（尤其是3-氨基丙基三乙氧基硅烷，即APTES）对二氧化硅表面进行功能化修饰是一种成熟的策略，可引入氨基官能团，便于通过戊二醛实现生物分子的共价连接11, 12, 13。该方法已广泛应用于生物传感和生物分析平台中，其中APTES提供表面氨基，戊二醛实现蛋白质、酶和其他生物识别元素的醛介导偶联11, 12。这些化学方法已在平面二氧化硅和玻璃基底以及颗粒系统（包括悬浮液中制备和修饰的二氧化硅纳米颗粒和二氧化硅包覆磁性颗粒）中得到验证，确认二氧化硅-APTES-戊二醛可以在生物分子固定之前作为独立的活性纳米颗粒中间体存在14, 15。
与此同时，大量文献描述了利用喷墨印刷和柔版印刷等技术沉积和印刷基于二氧化硅的墨水和涂层16, 17。这些研究表明，二氧化硅纳米颗粒悬浮液（包括表面修饰的变体）可以以图案化和可扩展的形式进行沉积18。然而，在这些与印刷相关的语境中，二氧化硅功能化主要用于控制分散稳定性、附着力或印刷质量，或作为墨水接收层使用，而非保留表面可及的生物活性基团用于下游偶联16, 17。同样，柔版印刷已被报道用于纳米颗粒涂层、生物活性纸和生物传感器组件，但这些方法通常依赖于印刷后表面功能化或直接沉积生物材料16, 17, 19。
先前的研究已确立了APTES-戊二醛化学用于生物分子固定以及二氧化硅纳米颗粒层的印刷各自均已充分发展，但在制造工作流程中它们仍然在很大程度上是彼此割裂的11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 19。现有方法通常需要进行沉积后化学功能化，才能使印刷层适合受体固定23。相比之下，本方法将预功能化的纳米颗粒表面化学直接集成到可印刷墨水中，使得通过柔版印刷沉积后，可获得均匀、可直接用于受体的生物传感表面，仅需单一的受体孵育步骤，从而消除了印刷后功能化，这与先前报道的方法形成了显著的不同。
因此，仍需要材料和制备方法来简化生物传感器和生物分析的制造，通过减少或消除沉积后功能化步骤，同时保持与可扩展的印刷和涂覆工艺的兼容性。一种有趣的方法是基于分子印迹聚合物（MIPs）作为纳米生物传感器开发中的合成识别层。MIPs在模板分子存在下形成目标特异性结合位点，并在模板去除后得以保留。它们与纳米材料的集成已实现了混合电化学和SPR传感平台20, 21, 22。这种方法便于生物传感功能化，因为抗原可以直接结合到MIPs表面可用的空腔中。然而，使用卷对卷制造方法印刷MIPs仍然是一个挑战，值得进一步研究以减少生物传感器制备中涉及的功能化和制备步骤。本工作通过提供一种预功能化的、可印刷的纳米颗粒基组合物来应对这一需求，该组合物在沉积后可直接用于生物识别元件的固定。它专注于柔版印刷预功能化的二氧化硅纳米颗粒（使用APTES和戊二醛进行功能化修饰）。柔版印刷的工作原理基于卷对卷制造方法，其中墨水被施加到网纹辊上。墨水通过锋利的金属刮刀（即刮墨刀）均匀分布在网纹辊上的雕刻单元格中。墨水从网纹辊转移到感光聚合物印刷版上的凸版图像的特定区域。这种接触技术确保了墨水精确转移到基底上。同时，适用于吸墨性和非吸墨性材料。柔版印刷成为一种有前景的解决方案，提供高效处理各种墨水和各种基底以及降低生产成本的潜力24, 25。与丝网印刷相比，丝网印刷可以产生较厚的材料但生产速率较低，使其不太适合大规模生产25。同样，喷墨印刷面临喷嘴堵塞和打印速度慢等挑战，阻碍了其可扩展性。因此，这些局限性凸显了纳米材料大规模生产的更广泛挑战，其中可扩展性仍然是一个重大障碍26。因此，柔版印刷成为纳米材料生产规模化的可行选择。它还已被广泛应用于包括电池、晶体管和太阳能电池在内的一系列应用中24, 27, 28, 29。
在此，印刷预功能化的二氧化硅纳米颗粒后，表面与白介素-8（IL-8）抗体进行孵育。然后进行针对IL-8抗原的非法拉第阻抗检测。本工作中使用的IL-8抗体/抗原是示例性生物分子。在生物传感之前，使用扫描电子显微镜（SEM）研究了印刷二氧化硅纳米颗粒和功能化二氧化硅纳米颗粒的物理性质。同时，使用衰减全反射傅里叶变换红外光谱（FTIR-ATR）和X射线光电子能谱（XPS）确认了功能化修饰。未来，该印刷平台可作为针对广泛疾病的免疫传感器使用。
Alaa Bin Shaheen|Munira Albuaimi|Ahmed Mohamed El-Toni|Mahmoud Al-Gawati|Joselito P. Labis|Khalid Alhussaini|Abdulaziz K. Assaifan
