组成图示
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传感器类型
其他（Love wave声学生物传感器）
检测对象
三螺旋 DNA 构象（triplex DNA conformation）、DNA 弯曲角度（DNA bending angle）；样品基质：45 mM Mes pH 5.5、1 mM MgCl2 缓冲液
检测原理
Love wave 在石英/PMMA 界面传播，表面结合分子会改变器件-液体界面的粘弹性。TFO 与双链 DNA 主沟通过 Hoogsteen 氢键形成三螺旋；TFO4 诱导 DNA 弯曲，TFO10 形成较直三链。结合到 Neutravidin 表面的三链 DNA 改变界面固有粘度，导致 Love 波振幅（能量耗散）和相位同时变化。作者以 ΔA/ΔPh 作为能量耗散与耦合质量之比，该比率与结合分子固有粘度相关，而固有粘度取决于分子长度、形状和弯曲角。通过比较弯曲三链与直链三链的 ΔA/ΔPh 比率，并采用 bead model 将比率转换为弯曲角，从而定量评估 TFO 诱导的 DNA 构象变化。
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
该方法能区分 50/100 bp 直链双链、直链三链和弯曲三链 DNA。低 pH 缓冲液可能引起非特异结合，但对照显示 100 bp dsDNA 在 pH 5.5 与 pH 7.2 的声学比率分别为 11.6±1.3 和 11.7±0.3，基本一致；50 bp 差异约 10%，在实验误差内。三链测量重复 6 次，双链重复 2–7 次。由声学数据计算的 TFO4 诱导弯曲角为 124±6°，与先前 phasing 分析报道的 119±3° 高度一致。作者认为该技术可快速、定量评估 TFO 与 DNA 结合的序列特异性、稳定性、弯曲程度和柔性，具有高通量药物筛选潜力。
传感器的构成
- 压电基底：Y-cut z-propagating 石英晶体，产生 Love 波并作为声学换能器
- 粘附层：20 nm Cr，增强金层与石英附着
- 换能电极：100 nm Au 及 192 对叉指换能器（IDT），工作频率 155 MHz
- 波导层：0.4 μm PMMA，旋涂于器件表面以增强声学信号
- 识别/固定元件：Neutravidin，通过生物素-亲和素作用固定 DNA
- 被测分子：5′-生物素化 50/100 bp 双链 DNA 与 TFO4/TFO10 预形成三链 DNA，含 11 碳铰链
- 信号读出：Agilent E5061A 网络分析仪，实时测量振幅与相位变化
中文摘要
本文报道了一种用于研究表面结合分子构象的声学生物传感器方法。三链形成寡核苷酸（TFOs）是一类非天然 DNA 弯曲剂，可通过与双链 DNA 主沟形成 Hoogsteen 氢键构建特定构象和柔性的三螺旋结构，并改变 DNA 的力学性质。作者将 TFOs 作为模型体系，结合 Love wave 声学生物传感器，用于测定 DNA 分子的几何特征。实验中，通过测量预形成的三链 DNA 分子结合到器件表面时声学能量变化与相位变化之比，评估特定 TFO 诱导的 DNA 弯曲程度。由声学测量得到的 DNA 弯曲角与先前分子生物学技术报道的数值高度一致。该声学技术可为 DNA 分子生物物理研究提供快速、定性和定量的信息，并有望发展为评估 DNA 构象变化的高通量方法。
英文摘要
The development of sensors for detecting the conformation of surface-attached molecules is an emerging field with significance in the pharmaceutical industry and in drug design. In this work, triplex-forming oligos (TFOs), a separate class of non-natural DNA bending agents that can affect the mechanical properties of DNA through the formation of triple-helical structures of specific conformation and/or flexibility, are used as a model system in combination with an acoustic biosensor to determine molecular geometrical features. In practice, the degree of bending of a specific DNA target caused by a particular TFO was evaluated by measuring the ratio of acoustic energy change over phase change observed during the binding of pre-formed triplex DNA molecules to the device surface. The DNA bending angle derived via acoustic measurements is in excellent agreement with previously reported values using molecular biology techniques. The reported acoustic technique appears quite appealing for the biophysical study of DNA molecules providing rapid qualitative and quantitative information, at the same time holding promise to be developed as a high-throughput method for the evaluation of DNA conformational changes.