电极制备与表征
构建并验证修饰电极是否成功。
在裸玻碳电极上依次修饰金簇、巯基乙醇、SARS-CoV-2刺突蛋白抗原和牛血清白蛋白，采用循环伏安法、扫描电镜和能谱分析进行表征。
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基于氢键的电化学生物传感平台用于检测SARS-CoV-2刺突蛋白抗体
Electrochemical biosensing platform based on hydrogen bonding for detection of the SARS-CoV-2 spike antibody.
实验完整度
高包含电极制备与表征（CV、SEM、EDX）、参数优化、方法验证（灵敏度、选择性、干扰、重现性、稳定性、与LFIA对比）以及实际样品应用等多个独立实验层级。
主要模型
BSA/S-gene/CysOH/Au/GCE修饰电极 加标唾液样品 加标口咽拭子样品 合成培养基
重点核对
所用抗体：SARS-CoV-2刺突蛋白抗体（Chimeric MAb，Cat: 40150-D00） CysOH浓度：20 mM，孵育60 min S-gene浓度：10 μg/mL，孵育45 min BSA浓度：2%，孵育20 min 抗体检测时间：30 min 测量电压范围：0.1-1.4 V，频率10 Hz
摘要
在历史上最致命的流行病中，2019年冠状病毒病（COVID-19）对人类生命、经济和全球公共卫生系统造成了严重破坏。为了减轻其影响，简单、快速、廉价、准确、选择性和灵敏的诊断方法仍然必不可少。在我们的研究中，我们开发了一种基于金簇、巯基乙醇、严重急性呼吸综合征冠状病毒2型（SARS-CoV-2）刺突蛋白抗原和牛血清白蛋白修饰玻碳电极的电化学生物传感平台，能够检测SARS-CoV-2刺突蛋白抗体。此外，在加标实际样品中检测SARS-CoV-2刺突蛋白抗体时，所制备的生物传感器在0.85 V处的阳极信号随着SARS-CoV-2刺突蛋白抗体量的增加而降低。同时，唾液和口咽拭子样品的回收率和相对标准偏差分别为97.73%和3.35%、102.43%和4.63%。在35分钟内，该生物传感平台可以检测合成培养基和加标唾液或口咽拭子样品中0.03 fg/mL的SARS-CoV-2刺突蛋白抗体。该方法对SARS-CoV-2刺突蛋白抗体在0.1 fg/mL至10 pg/mL范围内呈线性响应。与中东呼吸综合征冠状病毒和甲型流感病毒的刺突蛋白以及肺炎链球菌抗原的交叉反应性研究证实了该方法优异的选择性。将该方法与侧向流动免疫测定法在灵敏度方面进行比较，发现其灵敏度大约高10^9倍。
实验结论
提炼研究问题、关键发现与证据，快速把握文章的核心贡献。
- 研究问题
- 开发一种简单、快速、灵敏、选择性的电化学生物传感平台，用于检测SARS-CoV-2刺突蛋白抗体。
- 核心机制
- 抗体与固定在电极上的刺突蛋白抗原结合形成免疫复合物，阻碍电子转移，导致生物传感器在0.85 V处的阳极氧化峰电流降低。
- 主要证据
- SWV显示在添加抗体后氧化峰降低；校准曲线显示在0.1 fg/mL至10 pg/mL范围内线性响应，LOD为0.03 fg/mL；交叉反应性测试显示对MERS-CoV、流感A和肺炎链球菌抗原无显著响应。
- 研究意义
- 该方法可用于早期诊断COVID-19，且基于唾液的采样无需预处理，比LFIA灵敏度高约10^9倍。
研究路径
按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。
优化关键参数
确定影响传感器性能的最佳条件。
在1 fg/mL抗体存在下，优化了CysOH浓度、S-gene浓度、CysOH结合时间、S-gene结合时间、BSA结合时间和抗体结合时间。
方法验证
评估传感器的灵敏度、选择性、重复性、稳定性和与LFIA的比较。
通过SWV测量不同浓度抗体的响应，构建校准曲线；使用MERS-CoV刺突蛋白、流感A刺突蛋白和肺炎链球菌抗原进行交叉反应性测试；进行干扰研究、重复性、稳定性和与LFIA对比。
实际样品应用
验证方法在唾液和口咽拭子样品中的实用性。
从6名健康个体收集唾液和口咽拭子样品，加标1 fg/mL抗体，不经预处理直接测量，计算回收率和相对标准偏差。
研究方法
按研究目的归类文中使用的方法，便于定位所需技术。
产品清单
| 实验环节 | 名称 | 品牌 | 货号 |
|---|---|---|---|
| 试剂 | SARS-CoV-2刺突蛋白S1-组氨酸重组蛋白 | Sino Biological Inc. | Cat: 40591-V08H |
| 甲型流感病毒（H1N1血凝素/H0A蛋白） | Sino Biological Inc. | Cat: 11055-VNAB | |
| SARS-CoV-2刺突蛋白抗体（嵌合单抗） | Sino Biological Inc. | Cat: 40150-D00 | |
| 肺炎链球菌抗原（天然提取物） | Native Antigen Company | -- | |
| 电极制备 | 金溶液（1000 mg/L Au，溶于2 M HCl） | Merck | 170216 |
| 牛血清白蛋白 | Sigma-Aldrich | 05470 | |
| 缓冲液 | 磷酸盐缓冲液片剂 | Sigma-Aldrich | P4417 |
| 测量系统 | 瑞士万通Autolab PGSTAT 128 N恒电位仪-恒电流仪 | Metrohm Autolab | -- |
| 电极 | 玻碳电极（BASi MF-2012） | BASi | MF-2012 |
| Ag/AgCl参比电极（BASi MF-2052 RE-5B） | BASi | MF-2052 RE-5B | |
| 铂丝对电极（BASi MW-1032） | BASi | MW-1032 | |
| 材料准备 | Eppendorf protein LoBind离心管 | Eppendorf | -- |
| 温度控制 | 恒温循环器（Thermo Haake DC 10 K20） | Thermo Haake | -- |
| 样品处理 | Vitrosens RapidFor™ SARS-CoV-2快速IgG/IgM检测试剂盒 | Vitrosens | -- |
关键环节
汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。
| 环节 | 核对要点 |
|---|---|
| 电极制备 | 金簇沉积方法、CysOH浓度（20 mM）和孵育时间（60 min）、S-gene浓度（10 μg/mL）和孵育时间（45 min）、BSA浓度（2%）和孵育时间（20 min） 阅读提示：见'Preparation of the biosensing platform'部分 |
| 测量条件 | SWV参数（电位范围0.1-1.4 V、频率10 Hz、脉冲幅度20 mV、步进电位5 mV）、测量温度（21±3℃）、相对湿度（45±15%）、缓冲液（0.01 M PBS pH 7.5） 阅读提示：见'Voltammetric measurement procedure'部分 |
| 样品制备 | 加标抗体量（10 fg/5 μL）、样品类型（唾液或口咽拭子）、无需预处理 阅读提示：见'Sample preparation'部分 |
| 性能验证 | 交叉反应蛋白（MERS-CoV S、流感A、肺炎链球菌抗原）、干扰物及耐受量（α-淀粉酶200 U/mL等）、抗体浓度范围（0.1 fg/mL至10 pg/mL） 阅读提示：见'Method validation'部分 |