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
目标DNA（target DNA，互补寡核苷酸）；样品基质：PBS缓冲液中的合成寡核苷酸溶液
检测原理
传感器以GCE为基底，MWCNTs-COOH和PABA复合膜提供导电与固定平台，AuNPs通过Au–S键固定硫醇修饰探针DNA。当溶液中的互补目标DNA与探针杂交时，界面形成双链DNA（dsDNA）。阿霉素作为电化学活性嵌入剂，可嵌入dsDNA碱基对之间，杂交量越高，电极表面可被DPV检测的阿霉素越多，其还原峰电流增量ΔI越大。MWCNTs和AuNPs促进电子转移并增强阿霉素吸附/嵌入信号，使信号随目标DNA浓度对数增加。DPV在-0.3至-0.9 V区间记录阿霉素还原峰，实现目标DNA的定量检测。
检测灵敏度
LOD: 3.5 × 10−13 M；线性范围: 1.0 × 10−12–5.0 × 10−9 M；回归方程: ΔI (μA) = 1.292 log C_DNA + 16.50；相关系数 R = 0.9979
效应效果
该传感器对非互补序列和三个碱基错配序列的响应分别仅为互补序列的9.65%和33.33%，序列选择性较好。4 ℃保存3天后峰电流无明显变化，稳定性良好；80 ℃热变性再生后第5次仍保留初始响应的93.0%（初始8.701 μA，最终8.091 μA）。三个独立传感器检测1.0×10−7 M互补DNA时，峰电流为9.007、8.635、8.256 μA，平均8.633 μA，RSD 4.35%。与表1中其他电化学DNA传感器相比，其检出限更低、线性范围更宽。作者认为该传感器制备简便、响应较快，可用于特定序列DNA及三碱基错配序列检测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻璃碳电极（GCE），经抛光和电化学清洗，提供电子转导基底
- 纳米材料修饰层：羧基多壁碳纳米管（MWCNTs-COOH），滴涂成膜，促进界面电子转移并增大有效面积
- 聚合物修饰层：聚对氨基苯甲酸（PABA，由对氨基苯甲酸ABA电聚合），形成复合膜，提供成核位点和固定平台
- 纳米颗粒层：金纳米颗粒（AuNPs），电化学沉积，提供Au–S结合位点并增强阿霉素电化学信号
- 识别元件：硫醇修饰单链探针DNA（ssDNA probe，SH-(CH2)6-5′-AAG CGG AGG ATT GAC GAC TA-3′），通过Au–S键固定，识别互补目标DNA
- 信号标记物：阿霉素（adriamycin，ADR），嵌入杂交形成的双链DNA，作为电化学活性指示剂，其DPV还原峰电流反映杂交量
中文摘要
本研究制备了一种用于检测目标DNA的电化学生物传感器。首先将羧基多壁碳纳米管（MWCNTs）修饰在玻璃碳电极（GCE）表面，再通过循环伏安法在MWCNTs/GCE上电聚合对氨基苯甲酸（ABA），形成聚对氨基苯甲酸（PABA）复合膜；随后以电化学沉积方式在PABA/MWCNTs膜表面引入金纳米颗粒（AuNPs），并通过Au–S键将硫醇修饰的单链探针DNA固定在AuNPs表面。采用扫描电镜、循环伏安法和电化学阻抗谱表征膜组装过程，利用差分脉冲伏安法（DPV）通过测量嵌入双链DNA中的阿霉素还原峰电流来监测DNA杂交事件。在优化条件下，阿霉素还原峰电流增量与互补寡核苷酸浓度的对数在1.0×10−12至5.0×10−9 M范围内呈线性关系，检出限为3.5×10−13 M。该传感器具有良好的稳定性和重现性。
英文摘要
In this work, we fabricated a sensitive electrochemical DNA biosensor for the detection of target DNA. Aminobenzoic acid (ABA) was firstly electropolymerized on the surface of the glassy carbon electrode (GCE) modified with multi-walled carbon nanotubes with carboxyl groups (MWCNTs) by cyclic voltammetry (CV). Gold nanoparticles (AuNPs) were subsequently introduced to the surface of PABA-MWNTs composite film by electrochemical deposition mode. Probe DNA was immobilized on the surface of AuNPs through Au-S bond. Scanning electron microscopy (SEM), cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectra (EIS) were used to investigate the film assembly process. Differential pulse voltammetry (DPV) was used to monitor DNA hybridization event by measurement of the intercalated adriamycin. Under the optimal conditions, the increase of reduction peak current of adriamycin was linear with the logarithm of the concentration of the complementary oligonucleotides from 1.0 x 10(-12) to 5.0 x 10(-9)M with a detection limit of 3.5 x 10(-13)M. This DNA biosensor has a good stability and reproducibility.