In this work, we demonstrate a robust, dual marker, biosensing strategy for specific and sensitive electrochemical response of Procalcitonin and C-reactive protein in complex body fluids such as human serum and whole blood for the detection of sepsis. Enhanced sensitivity is achieved by leveraging the physicochemical properties of zinc oxide at the electrode-solution interface. Characterization techniques such as SEM, EDAX, AFM, FTIR and fluorescence microscopy were performed to ensure a suitable biosensing surface. The characteristic biomolecular interactions between the target analyte and specific capture probe is quantified through unique frequency signatures using non-faradaic electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The developed biosensor demonstrated a detection limit of 0.10 ng mL−1 for PCT in human serum and whole blood with an R2 of 0.99 and 0.98 respectively. CRP demonstrated a detection limit of 0.10 μg mL−1 in human serum and whole blood with an R2 of 0.90 and 0.98 respectively. Cross-reactivity analysis demonstrated robust selectivity to PCT and CRP with negligible interaction to non-specific biomolecules. The novel aspect of this technology is the ability to fine-tune individual biomarkers response owing to the optimal frequency tuning capability. The developed biosensor requires an ultra-low sample volume of 10 μL without the need for sample dilution for rapid analysis. We envision the developed dual marker biosensor to be useful as a sepsis-screening device for prognostic monitoring.

中文翻译：

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降钙素原和 C 反应蛋白的非法拉第电化学阻抗分析作为早期败血症检测的双重标记生物传感器

在这项工作中，我们展示了一种强大的双标记生物传感策略，用于复杂体液（如人血清和全血）中降钙素原和 C 反应蛋白的特异性和灵敏电化学响应，以检测败血症。通过利用电极-溶液界面处氧化锌的物理化学特性，可以提高灵敏度。进行了表征技术，如 SEM、EDAX、AFM、FTIR 和荧光显微镜，以确保合适的生物传感表面。使用非法拉第电化学阻抗谱 (EIS) 通过独特的频率特征量化目标分析物和特定捕获探针之间的特征生物分子相互作用。开发的生物传感器的检测限为 0。人血清和全血中的 PCT 为 10 ng mL-1，R2 分别为 0.99 和 0.98。CRP 在人血清和全血中的检测限为 0.10 μg mL-1，R2 分别为 0.90 和 0.98。交叉反应性分析表明对 PCT 和 CRP 具有强大的选择性，与非特异性生物分子的相互作用可忽略不计。由于具有最佳频率调谐能力，该技术的新颖之处在于能够微调单个生物标志物的响应。开发的生物传感器需要 10 μL 的超低样品体积，无需样品稀释即可快速分析。我们设想开发的双标记生物传感器可用作用于预后监测的败血症筛查装置。分别为 90 和 0.98。交叉反应性分析表明对 PCT 和 CRP 具有强大的选择性，与非特异性生物分子的相互作用可忽略不计。由于具有最佳频率调谐能力，该技术的新颖之处在于能够微调单个生物标志物的响应。开发的生物传感器需要 10 μL 的超低样品体积，无需样品稀释即可快速分析。我们设想开发的双标记生物传感器可用作用于预后监测的败血症筛查装置。分别为 90 和 0.98。交叉反应性分析表明对 PCT 和 CRP 具有强大的选择性，与非特异性生物分子的相互作用可忽略不计。由于具有最佳频率调谐能力，该技术的新颖之处在于能够微调单个生物标志物的响应。开发的生物传感器需要 10 μL 的超低样品体积，无需样品稀释即可快速分析。我们设想开发的双标记生物传感器可用作用于预后监测的败血症筛查装置。开发的生物传感器需要 10 μL 的超低样品体积，无需样品稀释即可快速分析。我们设想开发的双标记生物传感器可用作用于预后监测的败血症筛查装置。开发的生物传感器需要 10 μL 的超低样品体积，无需样品稀释即可快速分析。我们设想开发的双标记生物传感器可用作用于预后监测的败血症筛查装置。