组成图示
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传感器类型
压电(QCM)生物传感器
检测对象
人巨细胞病毒（human cytomegalovirus, HCMV）靶基因/病毒基因组；样品基质：纯化病毒基因组（HCMV AD169株）
检测原理
该传感器以固定于金膜上的巯基DNA探针DP1识别SDA扩增产物。HCMV靶基因加入含BsoBI限制性内切酶、exo-Bst DNA聚合酶、Klenow酶及引物B1/B2/S1/S2的恒温反应体系后，SDA通过识别、切割、置换和延伸循环产生大量可结合DP1的核酸链。扩增产物与表面探针结合后，晶振表面质量负载增加，按Sauerbrey关系引起谐振频率下降；同时反应液密度和粘度变化产生非质量效应，使早期出现孵育期。当质量响应超过非质量响应后进入下降阶段，探针结合饱和后进入平台期。靶基因浓度越高，孵育期越短、平台期越早出现，频率下降幅度主要由固定探针数量决定。
检测灵敏度
原文未报告LOD、线性范围、灵敏度斜率、相关系数。
效应效果
系统液相频率稳定性：可调螺纹夹持±2 Hz/h，金属夹持±1 Hz/h，胶粘±15 Hz/h；频率定位<5 min。对HCMV不同浓度，8/4/2/1 ng/mL孵育期20±3/29±6/39±5/52±11 min，平台129±11/141±15/164±16/172±18 min，频率下降约92±3 Hz，负样本无变化。探针浓度2→4 μg/mL频率下降由23±2 Hz增至49±6 Hz，更高浓度趋于饱和。52℃较37℃孵育与下降阶段更短，频率下降93±4 vs94±5 Hz；25℃下降78±6 Hz；12℃仅轻微下降。未报告RSD、回收率或与ELISA/qPCR对比。作者认为该技术简化流程、高灵敏、省时、可动态实时监测。
传感器的构成
- 换能器基底：10 MHz石英AT切晶振片（quartz AT-cut crystal），表面溅射钛/金膜（Ti/Au film），提供压电谐振与电极界面
- 夹持检测池：可调螺纹夹持机构（adjustable screw-threaded clamping mechanism）、乳化套（emulsion sleeve）、垫圈、电极引线/插头，固定晶振片并形成液相检测池，通过压力调节稳定频率
- 电极修饰层：金膜（Au film）经硫醇自组装单分子层（SAM）处理，提供探针固定界面
- 识别元件：巯基修饰DNA探针DP1（SH-DP1，5′-CAG CGG CAG AAG AAG-3′），固定于金膜，捕获SDA扩增产物
- 封闭层：硫代乙醇酸己醇（thioglycollic hexanol）处理，封闭金膜非特异结合位点
- 信号产生体系：SDA恒温扩增体系（BsoBI、exo-Bst DNA polymerase、Klenow、引物B1/B2/S1/S2、dNTP、MgCl2、BSA、DTT），在检测池内扩增靶核酸并产生质量负载
- 读出装置：PESA-4000压电检测器与频率计数软件，实时记录晶振频率变化
中文摘要
核酸扩增技术因能高灵敏检测靶DNA，已广泛应用于DNA传感器、DNA芯片和微阵列等生物传感器技术。然而，传统DNA传感器在检测过程中必须维持恒温、恒压和稳定粘度，因此难以对PCR等核酸扩增过程进行实时动态监测；压电传感器作为传统DNA传感器，也因PCR反应中温度剧烈变化而不适用。本研究将可在恒温条件下工作的链置换扩增（SDA）技术引入压电传感器，构建了新型SDA-压电DNA传感器系统。该系统采用可调螺纹夹持机构固定晶振片，形成稳定的液相检测池，并成功用于人巨细胞病毒（HCMV）SDA反应的实时监测。结果表明，该技术克服了传统DNA传感器无法实时监测核酸扩增的不足，具有操作简化、灵敏度较高、时间效率较好以及可动态实时检测等优点。
英文摘要
Nucleic acid amplification has long been used in biosensor technologies, such as DNA sensors, DNA chips and microarrays, due to its advantage of high sensitivity in detecting target DNA. However, dynamic monitoring of nucleic acid amplifications with traditional DNA sensors in real-time is difficult since a constant temperature must be maintained during detection. Thus, the piezoelectric sensor, one type of traditional DNA sensor, is not applicable in real-time monitoring PCR due to the dramatic change in temperature that occurs during reaction. In this study, we introduced strand displacement amplification (SDA), an well-developed nucleic acid amplification technique that can work under conditions of constant temperature, into the development of a novel piezoelectric sensor. Using the new SDA-piezoelectric DNA sensor, we designed a stable system for liquid-phase detection, in which the crystal oscillator plate was fixed by an easily adjustable screw-threaded clamping mechanism and successfully applied the new sensor system to real-time SDA monitoring of human cytomegalovirus (HCMV). This new technique overcomes the shortcomings of traditional DNA sensors in real-time monitoring of nucleic acid amplification. The technique has proved to be a markedly simplified procedure with a number of advantages, such as higher sensitivity, better time efficiency, and the ability of dynamic real-time detection.