DOI:10.1016/j.bioelechem.2020.107725

当前的工作旨在提高纳米材料在固态工作电极界面上的附着力。为此，本文提出了一种有效的方法，该方法要求用最佳薄层的Nafion修饰电极界面。这种选择性渗透层确保了传感器接口的稳定性，而不会妨碍生物分子和电子的传输。以电纺氧化铈纳米纤维（CeNF）修饰玻碳电极（GCE）为例，用分析电化学方法评估了GCE/CeNF/Nafion界面的稳定性及其他性能。CeNF是通过静电纺丝合成的，并使用X射线衍射光谱、热重分析、傅立叶变换红外光谱和场发射扫描电子显微镜对其进行了表征。此外，对加标缓冲液样品中的败血症特异性生物标志物TNF-α进行检测，以评估Nafion对界面敏感性的影响。GCE/CeNF和GCE/CeNF/Nafion检测TNF-α的LOD分别为2.8fg/mL和1.2fg/mL。对GCE/CeNF和GCE/CeNF/Nafion界面的电化学阻抗谱（EIS）结果进行的比较分析，证实了稳定性的提高，且没有影响灵敏度和极限检测。

图1：（A）CeNF纳米纤维的制备过程示意图，（B）用于检测TNF-α的GCE/CeNF和GCE/CeNF/Nafion电极基传感器的示意图。

图2：（A）煅烧前沉积在硅基底上的CeNF的SEM图像；（B）和（C）在400℃下煅烧后滴铸到硅基底上的CeNF粉末的FESEM图像；（D）CeNF的元素分析。

图3：（A）CeNF的XRD光谱；（B）拉曼光谱；（C）FTIR光谱；（D）TG分析。

图4：（A）两个电极在各洗涤步骤下的电荷转移电阻比较；（B）GCE、GCE/Nafion、GCE/CeNF和GCE/CeNF/Nafion的奈奎斯特图；（C）GCE/CeNF电极在20-100mV/s的不同扫描速率下的循环伏安图；插图：对应于伏安图的阳极峰值电流；（D）GCE/CeNF/Nafion电极在20-100mV/s的不同扫描速率下的循环伏安图；插图：对应于伏安图的阳极峰值电流。

图5：（A）TNF-α修饰GCE/CeNF/Nafion电极的阻抗响应与TNF-α浓度的函数关系（插图显示了拟合电路模型）；（B）使用四参数S型曲线拟合的GCE/CeNF/Nafion电极的校准曲线（插图显示动态线性范围）；（C）TNF-α修饰GCE/CeNF电极与TNF-α浓度的函数关系，（插图显示了拟合电路模型）；（D）使用四参数S型曲线拟合的GCE/CeNF电极的校准曲线（插图显示动态线性范围）。

图6：（A）GCE/CeNF和（B）GCE/CeNF/Nafion电极图，确保电化学反应起源与TNF-α抗原结合之间的相关性。

图7：（A）CeNF和（B）CeNF/Nafion基生物电极的EIS与加标血浆样品中TNF-α的关系图以及逻辑S型曲线拟合。

图8：（A）GCE/CeNF/Nafion和（B）GCE/CeNF电极的选择性分析：条形图表示每1pg/mL非特异性化合物（HSA，FIB，TNT，FIP和sTREM-1）的ΔRct。插图表示当非靶抗原（1:1混合物）、无TNF-α的混合物以及含TNF-α的混合物存在时，两个电极的干扰分析。（C）GCE/CeNF/Nafion和（D）GCE/CeNF电极：条形图表示生物电极储存28天的Rct（N=3）。