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
丙型肝炎病毒基因型3a core/E1区互补DNA寡核苷酸（HCV-3a cHCV3a）；样品基质为磷酸盐缓冲液（PBS）/Tris-HCl缓冲液中的DNA溶液，作者指出可适用于未纯化、未变性的PCR产物。
检测原理
传感器以金电极表面共价自组装的无鸟嘌呤、电中性PNA探针pHCV3a为识别元件。当溶液中HCV-3a互补DNA cHCV3a存在时，探针与目标按Watson-Crick碱基配对杂交，形成表面PNA-DNA双链，使电极界面由单链PNA转变为双链核酸结构。由于单链PNA不含鸟嘌呤且不带负电，亚甲基蓝（MB）对其结合较弱；杂交后MB可通过静电作用、与DNA鸟嘌呤亲和及嵌入结合等方式更多富集于PNA-DNA界面。随后在20 mM Tris-HCl/NaCl中用差分脉冲伏安法（DPV）测量MB还原峰电流，峰电流随目标DNA浓度升高而增大，1–50 nM范围内线性，R²=0.999，检出限为5.7×10^-11 M。
检测灵敏度
LOD: 5.7 × 10^-11 M；线性范围: 1–50 nM；R^2 = 0.999；回归方程: y(DI) = 0.61 + 24.53x (nM)
效应效果
选择性方面，非互补寡核苷酸NC1、NC2和HCV1a以及三者混合液均未引起MB还原信号显著增加；当cHCV3a与三种非互补序列等浓度共存时，非互补序列对杂交信号影响可忽略，表明传感器对目标序列具有良好序列特异性。重现性方面，三个独立制备的探针修饰电极在1 μM cHCV3a下测得RSD为1.4%。传感器经97 ℃ Tris-EDTA缓冲液清洗再生后，可重复使用7次并保持良好性能。作者认为该传感器检出限优于已报道的电化学杂交检测方法，可用于检测HCV基因组PCR产物，且无需对PCR样品进行纯化和变性，具有快速、简便、低成本的应用价值。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：多晶金工作电极（AuE，直径3 mm/面积7 mm²），提供电子转导与自组装基底
- 识别元件：半胱氨酸偶联14-mer肽核酸探针pHCV3a（HS-Cys-O-O-CACACATATCACCC，AEEA连接臂），通过硫醇-金共价自组装固定并识别HCV-3a互补DNA
- 封闭/修饰层：6-巯基-1-己醇（MCH，1 mM，30 min），竞争去除非特异探针吸附并填充PNA单分子层针孔
- 信号标记物：亚甲基蓝（MB，20 μM，Tris-HCl pH 7.0 + 20 mM NaCl中富集），与PNA-DNA杂交体结合并提供可还原电化学信号
- 检测电解液：20 mM Tris-HCl（pH 7.0）+20 mM NaCl，用于MB富集与DPV测量；杂交缓冲液为0.2 M PBS（pH 7.0）
- 参比/辅助电极：饱和甘汞电极（SCE）作参比电极、铂丝作辅助电极，构成三电极体系
中文摘要
本文报道了一种基于肽核酸（PNA）自组装金电极的电化学DNA生物传感器，用于检测丙型肝炎病毒基因型3a（HCV-3a）core/E1区短序列。传感器以多晶金电极为基底，将含半胱氨酸锚定基团的14-mer PNA探针（pHCV3a）通过硫醇-金共价作用自组装固定，并用6-巯基-1-己醇（MCH）封闭以去除非特异吸附和填充针孔。该PNA探针可与溶液中互补DNA（cHCV3a）选择性杂交，在电极表面形成PNA-DNA双链。杂交后，亚甲基蓝（MB）通过静电作用、与鸟嘌呤亲和及嵌入结合而更多富集于电极表面，其差分脉冲伏安法（DPV）还原峰电流显著增大，从而实现对目标DNA的检测。在pH 7.0磷酸盐缓冲液中，传感器检出限为5.7×10^-11 M，相对标准偏差为1.4%，经再生后可重复使用7次，表现出良好的选择性、重现性和应用潜力。
英文摘要
Development of an electrochemical DNA biosensor, using a gold electrode modified with a self-assembled monolayer composed of a peptide nucleic acid (PNA) probe and 6-mercapto-1-hexanol, is described. The sensor relies on covalent attachment of the 14-mer PNA probe related to the hepatitis C virus genotype 3a (pHCV3a) core/E1 region on the electrode. Covalently self-assembled PNA could selectively hybridize with a complementary sequence in solution to form double-stranded PNA-DNA on the surface. The increase of peak current of methylene blue (MB), upon hybridization of the self-assembled probe with the target DNA in the solution, was observed and used to detect the target DNA sequence. Some hybridization experiments with noncomplementary oligonucleotides were carried out to assess whether the suggested DNA sensor responds selectively to the target. Diagnostic performance of the biosensor is described and the detection limit was found to be 5.7 x 10(-11)M with a relative standard deviation of 1.4% in phosphate buffer solution, pH 7.0. This sensor exhibits high reproducibility and could be used for detection of the target DNA for seven times after the regeneration process.