Current approaches for diagnosis of hearing or vestibular disorders are mostly based on physical examinations that cannot provide information about the exact location of cellular damage inside the inner ear. Therefore, there is a need for new diagnostic methods capable of identifying the sites of damage through the detection of inner ear blood-circulating biomarkers. Here, we developed the first biosensor platform for rapid detection of otolin-1 and prestin, blood-circulating proteins specifically expressed in the vestibule and cochlea, respectively. The platform was designed on a DNA-based immunoassay that employed conjugated antibodies for target protein recognition, which when bound, altered the DNA-DNA hybridization on the surface, resulting in generation of a concentration-dependent signal. The signal was recorded when the redox moiety brought to the surface by the target enabled a selective electrochemical output directly in whole blood. Signal amplification was acquired by employing high-curvature nanostructured electrodes for sensitive sample analysis at picomolar concentrations with a three-fold quantitative range. The combination of nanostructuring and optimum density of the probes on the surface provided low-picomolar detection limits while utilizing small 10 μL sample volume with a 10-min response time. The proposed immuno-biosensor is highly selective and quantitative and can easily be adapted for rapid detection of any blood-circulating protein using their specific antibodies as recognition elements.

当前诊断听力或前庭疾病的方法主要是基于身体检查，而身体检查无法提供有关内耳内部细胞损伤确切位置的信息。因此，需要能够通过检测内耳血液循环生物标志物来鉴定损伤部位的新的诊断方法。在这里，我们开发了第一个生物传感器平台，用于快速检测分别在前庭和耳蜗中特异性表达的otolin-1和prestin（血液循环蛋白）。该平台是在基于DNA的免疫检测技术上设计的，该检测技术使用共轭抗体来识别目标蛋白质，该抗体结合后会改变表面上的DNA-DNA杂交，从而产生浓度依赖性信号。当靶标带到表面的氧化还原部分能够直接在全血中进行选择性电化学输出时，记录该信号。通过使用高曲率的纳米结构电极在三倍定量范围的皮摩尔浓度下进行敏感样品分析，获得信号放大。纳米结构和表面探针的最佳密度的结合提供了低皮摩尔的检测限，同时利用了10μL的小样品量和10分钟的响应时间。提出的免疫生物传感器具有高度的选择性和定量性，并且可以使用其特异性抗体作为识别元素轻松地用于快速检测任何血液循环蛋白。通过使用高曲率的纳米结构电极在三倍定量范围的皮摩尔浓度下进行敏感样品分析，获得信号放大。纳米结构和表面探针的最佳密度的结合提供了低皮摩尔的检测限，同时利用了10μL的小样品量和10分钟的响应时间。提出的免疫生物传感器具有高度的选择性和定量性，并且可以使用其特异性抗体作为识别元素轻松地用于快速检测任何血液循环蛋白。通过使用高曲率的纳米结构电极在三倍定量范围的皮摩尔浓度下进行敏感样品分析，获得信号放大。纳米结构和表面探针的最佳密度的结合提供了低皮摩尔的检测限，同时利用了10μL的小样品量和10分钟的响应时间。提出的免疫生物传感器具有高度的选择性和定量性，并且可以使用其特异性抗体作为识别元素轻松地用于快速检测任何血液循环蛋白。纳米结构和表面探针的最佳密度的结合提供了低皮摩尔的检测限，同时利用了10μL的小样品量和10分钟的响应时间。提出的免疫生物传感器具有高度的选择性和定量性，并且可以使用其特异性抗体作为识别元素轻松地用于快速检测任何血液循环蛋白。纳米结构和表面探针的最佳密度的结合提供了低皮摩尔的检测限，同时利用了10μL的小样品量和10分钟的响应时间。提出的免疫生物传感器具有高度的选择性和定量性，并且可以使用其特异性抗体作为识别元素轻松地用于快速检测任何血液循环蛋白。