电化学传感技术和气体流动传导检测技术的区别

       病毒主要由外壳蛋白及核酸构成。所有核酸的DNA或RNA结构中都含有磷酸二脂键，它显示部分负电荷；而包裹核酸物质的蛋白质偏中性、正电荷或负电荷都有可能，因此，整个病毒粒子的净电荷取决于这些因素的总和。当病毒受到电场作用的时候，会发生极化，极化的程度与病毒的内在结构及病毒与介质的相互左右有关。研究证明单个病毒的有效介电常数与病毒的构成直接相关，不同种类病毒粒子的电容也不一样。

       电化学阻抗技术是一个强大的工具，通过自动获得多个参数，模拟实际体系中的电化学行为，对体系进行测试和验证。阻抗实验通常是通过对样品施加一个小振幅的电压激励信号，测量其电流响应信号，从而获得我们需要的时间、阻抗实部、虚部、电容、相位角等信息。阻抗技术作为一种原位无损的测试技术，广泛应用于能源、材料、化学生物传感器等领域，近几年已越来越多地应用到病毒、细菌等研究领域。

       Mahmoud及其合作者使用Reference3000电化学工作站，通过测试两种非常相近的病毒：HIV和FIV病毒粒子在一定介质中随机分布的悬浮液电容，获得每个病毒粒子的电容，从而鉴别出病毒的类型。该研究团队还得到了病毒浓度与迁移率的关系，可以用于病毒的定量分析。这项技术可以应用于几乎所有的病毒种类，同时具有高选择性、高灵敏度、快速、低成本、高通量、无需标记、操作简便等特点。与其它传统的病毒检测技术相比，这种方法是目前Z快的方法，几分钟即可完成，同时也比其它技术的成本都低，还可以进行原位检测，非常有望实现病毒的快速直接检测，以及感染个体的早期检测。

参考论文链接：

https://www.nature.com/articles/srep09809.pdf

https://www.nature.com/articles/srep06831

       美国Gamry电化学阻抗技术一直国内外，高阻抗准确测量至TΩ，低阻抗准确测量至μΩ，任何一台电化学工作站的噪声小于μV。Gamry特殊设计的电极导线，可降低阻抗器件的电感效应，进一步保证测试数据的准确性：

·四端子连接方式

·极低的电流传输线电感

·极低的电流与电压回路交互电感

Reference3000电化学工作站

Reference3000电化学工作站在实际测试条件下的阻抗精度图

       对于病毒、致病菌的检测，我们当然希望越早检出越好，这样便于提前预防或尽早采取措施，然而，早期病菌数量少，要求检测技术及设备具有高灵敏度和高准确性。越来越多的研究者注意到电化学技术高灵敏度的特性，直流电化学、交流阻抗测试技术等越来越多的应用于病毒、细菌等生物检测领域。

       手足口病病毒（FMDV）具有高度传染性，Heba A设计的病毒印迹聚合物生物传感器可以快速，准确地检测FMDV。作者使用Gamry G750电化学工作站，通过在金丝网印刷电极上进行电化学聚合，构建可以进行生物识别的部分；然后使用循环伏安CV、原子力显微镜AFM等技术优化实验条件，Z终检测限达到了2ng/mL，定量限达到6ng/mL。对于实际的唾液样品，其检测限比传统的ELISA和PCR方法低50倍，并且样品无需前处理，还可以实现在线监测^[1]。

       直流电化学技术还被用于细菌活性的检测，Rabeay用修饰过的碳电极测到链霉菌代谢活动产生的氧化电流，发现电流的大小与细菌的活性相关，使用碳纳米管作为电极材料获得了很强的响应信号。与以往的微生物检测方法相比，这种方法可以有效地区分活的细菌和死的细菌；可以监测不同条件下的细胞活性，用于质量控制，或者YL、环境样品中的特定病菌检测，为下一步微生物传感器设备的研究以及扩大致病菌检测范围奠定了基础^[2]。

       越来越多的证据证明miRNA在人的生理过程中起到很大的作用，然而，miRNA大约仅占总RNA质量的0.01%（aM-nM），加上家族成员之间的相似性等，要求高度灵敏的检测方法和工具，对miRNA的定量测定构成了挑战。目前主流的检测技术在灵敏度方面或检测所需的时间方面，并不十分令人满意。Tanyu Wang报告了一种非常快速，只需一步操作的无标记电化学传感技术，作者在金微电极的表面自组装修饰电极，形成硫醇-亚甲基蓝-DNA的探针结构，存在的miRNA被溶液中的TCEP还原，还原过程使用Gamry Reference 600电化学工作站循环伏安法CV，以及方波伏安法SWV检测，测到大约几个nA的响应电流，Z终的miRNA检测灵敏度可以达到0.1fM，只需10分钟就可完成^[3]。此方法非常适合用于快速检测。

       美国Gamry电化学仪器公司提供业界ling先的超低噪声、超微电流电化学工作站，尤其Reference 600+型号，是Gamry经典型号 Reference 600的延续和升级产品， yi流的内部电路设计、智能滤波与屏蔽技术等使之性能zhuo越，仪器噪声低于2μV，电流分辨率20aA，Z低电流档位达到600fA，尤其擅长测量微小的电流信号，已经广泛用于化学生物传感器、生物电化学、腐蚀测量、涂层评估等小电流测试领域。

Gamry Reference 600+电化学工作站

—— 业界ling先的超低噪声、超微电流电化学工作站

—— 微量检测，传感器研究，Gamry助您一臂之力！

超低仪器噪声≤2μV

超低电流分辨率20aA

超低电流档位600fA

准确测量高达1TΩ的样品交流阻抗

参考文献：

1. Heba A. Hussein, Rabeay Y.A. Hassan, Rasha Mohamed El Nashar, Samy A. Khalil,

Sayed A. Salem, Ibrahim M. El-Sherbiny.Designing and fabrication of new VIP biosensor for the rapid and selective

detection of foot-and-mouth disease virus (FMDV). Biosensors and Bioelectronics 141 (2019) 111467.

2. Rabeay Y.A. Hassan, Hassan N.A. Hassan, Mohamed S. Abdel-Aziz, Elmorsy Khaled.Nanomaterials-based microbial sensor for direct electrochemical

detection of Streptomyces Spp.Sensors and Actuators B 203 (2014) 848–853.

3. Tanyu Wang, Gangli Wang, Didier Merlin, and Emilie Viennois.Chapter17:MiRNA Quantitation with Microelectrode Sensors Enabled by Enzymeless Electrochemical Signal Amplification.

MicroRNA Detection and Target Identification(Humana Press).249-263.