组成图示
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传感器类型
荧光生物传感器
检测对象
互补DNA（HIBR，5′-ATCCGGGGATT-3′）、单核苷酸突变DNA（SMM，5′-ATCCGAGGATT-3′）；样品基质为HEPES缓冲液（pH 7.5）溶液。
检测原理
巯基化单链肽核酸(ssPNA)通过硫醇–金键固定在金壳表面，作为识别元件。当溶液中的互补单链DNA(ssDNA)加入后，PNA与DNA通过碱基互补配对形成PNA–DNA双链，使纳米粒子表面形成杂交双螺旋结构。罗丹明6G(Rh-6G)可嵌入该双螺旋并与DNA磷酸骨架静电结合，从而在纳米粒子表面保留荧光。经磁沉降和洗涤去除未结合DNA及游离染料后，用荧光光谱仪在528 nm激发、545 nm发射处测量剩余荧光。单碱基突变会降低PNA–DNA熔解温度，在45.5°C洗涤时突变序列被去除而互补序列保留，因此荧光强度可反映特异性杂交事件，实现单核苷酸突变识别。
检测灵敏度
原文未报告LOD、线性范围、灵敏度斜率或相关系数。
效应效果
该传感器在40°C杂交后，通过45–47°C梯度洗涤实现序列特异性：45°C时互补DNA(HIBR)与单碱基突变DNA(SMM)均保留；45.5°C时HIBR保留而SMM被有效去除，选择性最佳；46°C及以上两者均被洗脱，47°C荧光接近无DNA对照。金壳复合粒子在溶液中可稳定数月，TEM平均直径25±4 nm，DLS分布25–42 nm、峰值28 nm；混合氨基/巯基功能化使金种子在pH 4时保留71%表面等离子带，pH 6.5时保留50%，碱性条件下仍共价稳定。作者认为该平台可用于DNA基因分型、点突变或SNP检测，并借助磁性分离避免PCR扩增和传统耗时分离步骤。
传感器的构成
- 磁性核：钴铁氧体(CoFe2O4)超顺磁纳米粒子，平均直径18±3 nm，提供磁分离与富集功能。
- 硅烷功能化层：γ-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)与γ-巯基丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)按4:1混合修饰，提供氨基与巯基，用于金种子静电吸引和共价锚定。
- 金种子层：金纳米粒子(AuNPs，4±2 nm)，通过静电吸引和硫醇–金化学吸附附着，作为金壳生长种子。
- 金壳层：由氯金酸(HAuCl4)经羟胺盐酸盐(NH2OH·HCl)迭代还原形成的连续金壳(Au shell)，提供生物分子固定平台和化学惰性保护。
- 识别元件：巯基化单链肽核酸(ssPNA，Cys-O-O-AATCCCCGGAT)通过硫醇–金键固定在金壳上，特异性识别互补DNA。
- 封闭剂：6-巯基-1-己醇(6-mercapto-1-hexanol)封闭剩余金表面，减少非特异结合。
- 信号标记物：罗丹明6G(Rhodamine 6G, Rh-6G)荧光染料，嵌入PNA–DNA双螺旋并与DNA磷酸骨架静电结合，产生荧光信号。
中文摘要
通过亲和与捕获策略实现了钴铁氧体超顺磁纳米粒子包覆金壳的可控合成。磁性纳米粒子经氨基和巯基混合功能化，分别促进金纳米粒子的静电吸引与化学吸附；以这些金纳米粒子为种子，经金盐迭代还原获得单分散、水溶性金包覆磁性纳米粒子，平均直径21–29 nm。该复合纳米材料可作为基于硫醇化学固定生物分子的通用平台，文中以固定肽核酸(PNA)寡聚物为例，使其与溶液中互补DNA分子特异性杂交。杂交事件通过罗丹明6G荧光标记检测，并实现了单核苷酸突变的识别。结果表明，PNA修饰纳米粒子可用作DNA基因分型生物传感器，避免常规耗时步骤。
英文摘要
Controlled synthesis of cobalt ferrite superparamagnetic nanoparticles covered with a gold shell has been achieved by an affinity and trap strategy. Magnetic nanoparticles are functionalized with a mixture of amino and thiol groups that facilitate the electrostatic attraction and further chemisorption of gold nanoparticles, respectively. Using these nanoparticles as seeds, a complete coating shell is achieved by gold salt-iterative reduction leading to monodisperse water-soluble gold-covered magnetic nanoparticles, with an average diameter ranging from 21 to 29 nm. These constitute a versatile platform for immobilization of biomolecules via thiol chemistry, which is exemplified by the immobilization of peptide nucleic acid (PNA) oligomers that specifically hybridize with complementary DNA molecules in solution. Hybridation with DNA probes has been measured using Rhodamine 6G fluorescence marker and the detection of a single nucleotide mutation has been achieved. These results suggest the PNA-nanoparticles application as a biosensor for DNA genotyping avoiding commonly time-consuming procedures employed.