组成图示
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传感器类型
综述或非传感器论文
检测对象
特定DNA序列/核酸（BRCA1、HBV、CMV、Salmonella、factor V Leiden等），样品基质主要为PCR扩增产物/溶液
检测原理
该类策略以DNA杂交为核心识别事件：固定于电极或纳米颗粒上的DNA探针与目标DNA互补配对后，引起界面电子转移、氧化还原活性或信号标记物富集变化。无标记体系中，鸟嘌呤/腺嘌呤氧化电流随杂交双链形成而改变；金属纳米颗粒标签体系中，Au、Ag、Cd、Fe等标签经酸溶或直接电化学氧化后产生溶出伏安信号；酶联体系中，AP催化1-naphthol生成可氧化产物。CNTs等纳米材料通过高导电性和电子转移促进作用放大电流，磁性颗粒通过磁分离富集杂交产物并降低背景。信号强度通常随目标DNA浓度或标签数量增加而增强。
检测灵敏度
LOD: 60 pM；9.68 fmol/mL；74.8 fmol/mL；1.2 fmol；100 fmol in 50 µL sample；10 ng in 50 µL sample；43.11 pmol/mL；500 pg in 50 µL sample；0.78–0.83 fmol/mL；33 pmol；3 fmol；Below 2 nM for adenine；100 fmol of breast cancer BRCA1 gene；Higher than ppb level
效应效果
综述汇总策略显示，纳米材料修饰电极可显著增强电流并降低检出限，如CNT修饰使ssDNA和短寡核苷酸电流分别提高29倍和61倍，BRCA1基因检出限约100 fmol，factor V Leiden突变可达fM水平。磁性颗粒/金属标签策略通过磁分离去除非互补序列，检测时间可短至10 min，部分体系在存在错配和非互补寡核苷酸时仍保持选择性。作者强调其成本低、操作简便、适合一次性电极和现场快速检测，可用于临床、法医、食品安全和环境监测，但综述未给出统一RSD、回收率或与ELISA/qPCR的定量对比。
传感器的构成
- 综述涉及基底/换能器电极：PGE、CPE、m-CPE、SPE、GCE、PrGE、HMDE、MFE、AuE、PtE、GECE/m-GECE，提供导电界面与伏安信号读出
- 综述涉及纳米材料修饰层：CNTs/MWNTs、Si-NWs、Au-NWs、magnetic particles/nanoparticles，增强电子转移、固定探针或实现磁性分离
- 综述涉及识别元件：amino-linked DNA、thiol-linked DNA、biotinylated DNA target、streptavidin，用于序列特异性杂交或亲和捕获
- 综述涉及信号标记物：Au-NPs、Ag-NPs、CdS QDs、PbS NPs、Au67 QD、Fe core-shell NPs，提供金属溶出或电化学活性信号
- 综述涉及酶/产物标记：streptavidin-alkaline phosphatase (AP)、1-naphthol，通过酶催化产物氧化产生信号
- 综述涉及介体/氧化还原指示剂：DNA intercalators、ruthenium bipyridine、Ru(NH3)6^3+、Fe(CN)6^3-，介导鸟嘌呤氧化或增强电流
中文摘要
本文综述了基于纳米材料的电化学DNA传感策略。随着纳米材料在生物传感器器件中的不断应用，DNA检测策略日益多样化，并有望进一步发展为DNA微芯片系统。材料科学与电化学生物传感器的结合，为特定基因序列检测以及核酸–配体相互作用研究开辟了新方向。文章重点概述了以分析特定DNA序列和定量核酸为主要目标的纳米材料基电化学DNA传感策略，讨论了电化学DNA传感策略的重要特征，以及基于纳米材料的新进展。作者认为，这些策略通过纳米材料修饰电极、信号放大和亲和识别，可提升DNA杂交检测的灵敏度与选择性，为临床、法医、食品安全和环境监测中的快速核酸检测提供基础。
英文摘要
DNA sensing strategies have recently been varieted with the number of attempts at the development of different biosensor devices based on nanomaterials, which will further become DNA microchip systems. The investigations at the side of material science in connection with electrochemical biosensors open new directions for detection of specific gene sequences, and nucleic acid-ligand interactions. An overview is reported here about nanomaterial-based electrochemical DNA sensing strategies principally performed for the analysis of specific DNA sequences and the quantification of nucleic acids. Important features of electrochemical DNA sensing strategies, along with new developments based on nanomaterials are described and discussed.