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
合成单链DNA（ss-DNA，甲型流感病毒RNA相关序列）；样品基质：TE缓冲液/杂交缓冲液中的合成DNA溶液（未做实际临床样品）
检测原理
巯基化捕获探针自组装于金电极表面，并与MUA形成混合单分子层。靶ssDNA与捕获探针杂交后，生物素化检测探针同时杂交形成夹心结构；亲和素标记GOx通过生物素-亲和素结合到检测探针。在N2饱和柠檬酸缓冲液（pH 5.0）中，GOx催化葡萄糖氧化，FADH2将铁氰化物还原为亚铁氰化物；亚铁氰化物与Cu2+反应原位沉淀CuHCF纳米颗粒。靶DNA浓度越高，表面GOx越多，沉积CuHCF越多。DPV在0.1 M KNO3中测量CuHCF氧化峰电流（约0.78 V），峰电流与靶DNA浓度成正比，实现酶催化沉积放大。
检测灵敏度
LOD: 1.0 fM；线性范围: 1.0 fM–10 pM；相关系数: 0.98
效应效果
选择性方面，1.0 pM完全互补靶DNA的DPV峰电流为5.98±0.35 μA，单碱基错配为1.18±0.21 μA，完全错配无可检测峰，错配区分优异。重现性：9个独立传感器检测100 fM靶DNA，平均峰电流3.7±0.4 μA，RSD<11%。稳定性：4℃干燥保存至少两周响应基本不变。20 min沉积背景约0.09 μA，40 min升至0.91 μA，故选20 min。检测限1.0 fM，比金纳米颗粒/银增强方案低2个数量级，与最佳电化学DNA传感器相当。未报告实际样品加标回收率。作者认为可用于甲型流感病毒RNA检测，无需逆转录和PCR，总时间约2 h，适合低成本便携现场诊断。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：金盘电极（gold disk electrode），作为工作电极并支撑DNA单分子层
- 表面预处理：Nanostrip处理金表面，去除污染并提高自组装质量
- 识别元件：巯基化DNA捕获探针（thiolated capture probe），通过硫醇-金相互作用自组装并捕获靶DNA
- 间隔/封闭层：11-巯基十一酸（MUA），与捕获探针形成混合单分子层，减少非特异吸附
- 杂交层：靶ssDNA与捕获探针杂交，形成夹心结构
- 检测探针：生物素化检测探针（biotinylated detection probe），与靶DNA杂交并提供生物素位点
- 信号标记物：亲和素标记葡萄糖氧化酶（GOx-A conjugate），通过生物素-亲和素结合催化CuHCF沉积
- 信号放大层：铜亚铁氰化物纳米颗粒（CuHCF nanoparticles），由酶催化原位沉积并产生DPV氧化信号
- 反应底物/电子受体：葡萄糖、铁氰化钾（K3Fe(CN)6）、氯化铜（CuCl2），参与CuHCF原位沉积
中文摘要
本文报道一种基于酶催化沉积铜亚铁氰化物纳米颗粒的超灵敏电化学生物传感器，用于检测合成单链DNA，检测限达飞摩尔水平。以与甲型流感病毒RNA序列相关的合成ssDNA作为模型靶标。检测方案采用夹心结构，包括捕获探针、靶DNA和检测探针；亲和素标记的葡萄糖氧化酶(GOx)通过生物素-亲和素相互作用连接至生物素化检测探针。随后，在葡萄糖、铜离子和铁氰化物存在下，通过原位酶催化沉积铜亚铁氰化物(CuHCF)纳米颗粒，将DNA杂交事件转导并放大。差分脉冲伏安法(DPV)中沉积CuHCF纳米颗粒的氧化峰电流与靶DNA浓度直接相关。该方法在1.0 fM至10 pM范围内定量DNA，检测限为1.0 fM，100 fM时相对标准偏差≤11%，并表现出优异的错配区分能力。
英文摘要
An ultrasensitive electrochemical biosensor is demonstrated for the detection of a synthetic single-stranded DNA (ss-DNA) with a detection limit down to femtomolar levels. The synthetic ss-DNA with sequence associated with the influenza A virus RNA was used as our model target DNA. The detection scheme was based on a sandwich structure involving a capture probe, the target DNA and a detection probe. An avidin-labeled glucose oxidase (GOx) was attached to a biotinylated detection probe via biotin-avidin interaction. Subsequently, the DNA hybridization event was transduced and amplified by an in-situ enzyme-catalyzed deposition of cupric hexacyanoferrate (CuHCF) nanoparticles in the presence of glucose, cupric ions and ferricyanide. The peak current in differential pulse voltammetry of the deposited CuHCF nanoparticles directly correlated to the concentration of the target DNA. DNA was therefore quantified in the concentration range from 1.0 fM to 10 pM with a detection limit of 1.0 fM and a relative standard derivation of <or=11% at 100 fM. Excellent mismatch discrimination was demonstrated in the proposed biosensor.