组成图示
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传感器类型
电化学生物传感器
检测对象
人乙型肝炎病毒（HBV）单链 DNA 片段（ssDNA，21-mer S2）；样品基质：合成寡核苷酸溶液/杂交缓冲液（0.2 M Britton–Robinson 缓冲液）
检测原理
传感器以 Ag/4-ABA/MWCNTs/GCE 为界面，将含硫醇端的 HBV ssDNA 探针 S1 共价固定于电极表面。当样品中存在互补 HBV ssDNA S2 时，探针与目标在 40 ℃、0.2 M B–R 缓冲液中杂交形成 dsDNA。随后加入木犀草素铜(II)配合物 CuL2，其平面芳香结构嵌入 dsDNA 碱基对之间，使更多 CuL2 富集于电极表面。在 pH 5.0 B–R 缓冲液中，CuL2 发生可检测的电化学氧化，DPV 阳极峰电流随目标 DNA 浓度增加而增大。MWCNTs 与 Ag NPs 通过增大有效表面积、改善电子传递和提高探针固定量实现信号增强。
检测灵敏度
LOD: 6.46 × 10−13 M (3s, n = 11)；线性范围: 3.23 × 10−12 to 5.31 × 10−9 M；回归方程: ΔIpa = 6.37 × 10−8 A + 1.00(CS2/10−3 M) A；相关系数: 0.9983
效应效果
该传感器对互补 HBV ssDNA 具有明显选择性：与非互补序列 S3、单碱基错配 S4 和三碱基错配 S5 相比，互补序列 S2 产生显著更高的 CuL2 DPV 信号；非互补序列处理后电流无明显变化，说明非特异吸附可忽略。EIS 显示 ssDNA 固定和杂交均增加电子转移电阻，证实识别过程发生。11 个平行样品的相对标准偏差为 1.12%，表明重现性良好。作者认为该方法成本较低、操作方便，相比以往 HBV 检测方法仍具有较高选择性和灵敏度，可用于序列特异性 DNA 杂交检测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻璃碳电极（GCE），经 1.0、0.3、0.05 μm Al2O3 抛光，提供导电基底与电子转移动态。
- 纳米材料修饰层：多壁碳纳米管（MWCNTs）滴涂于 GCE 表面并红外干燥，增大有效表面积并促进电子传递。
- 共价接枝层：4-氨基苯甲酸（4-ABA）在 MWCNTs 表面电化学氧化接枝形成单分子层，提供共价锚定位点。
- 纳米粒子层：银纳米粒子（Ag NPs）由 Ag(NH3)2+ 吸附后在 4-ABA 层上电化学还原生长，增强表面积和 DNA 固定量。
- 识别元件：5'-硫醇端 21-mer ssDNA 探针（S1，HBV 序列）在 Ag/MWCNTs/GCE 表面共价固定，用于捕获互补目标 DNA。
- 信号标记物：木犀草素铜(II)配合物（CuL2，C30H18CuO12）作为电活性指示剂，与杂交形成的 dsDNA 嵌入结合，产生 DPV 氧化峰。
- 检测介质：0.2 M Britton–Robinson（B–R）缓冲液（pH 5.0）用于 CuL2 结合与 DPV 检测，SDS 磷酸盐缓冲液用于清洗非杂交 DNA。
中文摘要
本文报道了一种用于检测 DNA 杂交的新型高灵敏电化学生物传感器。该传感器以玻璃碳电极为基底，将多壁碳纳米管（MWCNTs）修饰于电极表面，并通过电化学方法将 4-氨基苯甲酸（4-ABA）和银纳米粒子共价接枝在 MWCNTs 上，形成 Ag/4-ABA/MWCNTs 修饰电极。该结构具有较大比表面积和良好电子传递特性，可显著提高 DNA 探针固定量和互补单链 DNA 检测灵敏度。研究合成并表征了木犀草素铜(II)配合物 CuL2，将其作为电活性指示剂用于杂交检测。循环伏安和荧光光谱结果表明，CuL2 在玻璃碳电极上具有较高电化学活性，并能以嵌入方式结合双链 DNA。以人乙型肝炎病毒（HBV）单链 DNA 为目标，差分脉冲伏安法在 3.23×10−12 至 5.31×10−9 mol/L 范围内呈线性响应，相关系数为 0.9983，检出限为 6.46×10−13 mol/L（3s，n=11）。
英文摘要
A novel and sensitive electrochemical DNA biosensor has been developed for the detection of DNA hybridization. The biosensor was proposed by using copper(II) complex of Luteolin C(30)H(18)CuO(12) (CuL(2)) as an electroactive indicator based on silver nanoparticles and multi-walled carbon nanotubes (Ag/MWCNTs) modified glassy carbon electrode (GCE). In this method, the 4-aminobenzoic acid (4-ABA) and Ag nanoparticles were covalently grafted on MWCNTs to form Ag/4-ABA/MWCNTs. The proposed method dramatically increased DNA attachment quantity and complementary ssDNA detection sensitivity for its large surface area and good charge-transport characteristics. DNA hybridization detection was performed using CuL(2) as an electroactive indicator. The CuL(2) was synthesized and characterized using elemental analysis (EA) and IR spectroscopy. Cyclic voltammetry (CV) and fluorescence spectroscopy were used to investigate the interaction between CuL(2) and ds-oligonucleotides (dsDNA). It was revealed that CuL(2) presented high electrochemical activity on GCE, and it could be intercalated into the double helices of dsDNA. The target ssDNA of the human hepatitis B virus (HBV) was quantified in a linear range from 3.23x10(-12) to 5.31x10(-9) M (r=0.9983). A detection limit of 6.46x10(-13) M (3sigma, n=11) was achieved.