组成图示
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传感器类型
荧光生物传感器
检测对象
人中性粒细胞弹性蛋白酶（human neutrophil elastase, HNE）；样品基质：人血浆来源 HNE 标准品溶于 Tris-HCl/NaCl/KCl/MgCl2 储存缓冲液，并在含 HSA 的结合/测量缓冲液中检测；选择性实验涉及血清常见蛋白（BSA、HSA、IgE、IgG）。
检测原理
该传感器基于适配体识别与分子信标竞争结合。无 HNE 时，短 DNA 乱序序列 SS 与自由 HNE 适配体结合，分子信标 MB 保持发夹结构，5'端荧光素与 3'端 Dabcyl 淬灭基团靠近，荧光处于关闭状态。加入 HNE 后，HNE 与适配体特异性结合，诱导适配体形成 G-quartet 双链结构并发生构象变化，使 SS 从适配体上释放。释放的 SS 与 MB 的环/茎区互补杂交，打开 MB 发夹，使荧光素远离 Dabcyl，FRET 淬灭解除，产生荧光增强。HNE 浓度越高，释放的 SS 越多，MB 打开比例越大，相对荧光强度随之增加。该策略将蛋白识别转化为 DNA 杂交开关，利用分子信标解淬灭实现信号放大。
检测灵敏度
最低可检测浓度: 0.34 nM；LOD: 47 pM；线性范围: 0.34–68 nM；灵敏度斜率: 40.12 %/log[HNE]；相关系数: r = 0.9980
效应效果
传感器在 pH 7.0–9.0 范围内响应无明显变化，最佳 pH 为 7.5；孵育温度 10°C 最佳，24、37、45°C 时背景升高或 HNE 变性导致信号下降。五次重复测量的相对标准偏差（RSD）不超过 5%。选择性方面，17 nM HNE 产生显著荧光增强，而 5 倍浓度（85 nM）的 BSA、HSA、IgE 和 IgG 干扰可忽略，表明对 HNE 具有高选择性。论文未报告实际样品加标回收率，也未与 ELISA、HPLC 或 qPCR 等方法进行对比。作者认为该均相竞争结合荧光适配体传感器无需固相分离，操作简便，可为 HNE 的高灵敏、选择性检测及炎症相关疾病诊断提供新方法。
传感器的构成
- 反应介质：结合缓冲液（100 mM Tris-HCl、850 mM NaCl、16 mM KCl、5.0 mM MgCl2、0.12% HSA，pH 7.5）与测量缓冲液（50 mM Tris-HCl、300 mM NaCl、6.0 mM KCl、2.0 mM MgCl2、0.02% HSA，pH 7.5），维持适配体-HNE 结合与荧光测量。
- 识别元件：HNE DNA 适配体（HNE aptamer，5'-TAGC GATA CTGC GTGG GTTG GGGC GGGT AGGG CCAG CAGT CTCGT），与 HNE 特异性结合并发生构象变化。
- 竞争转导元件：短 DNA 乱序序列 SS（最优 S19，5'-TACC CGCC CCAA CCCA CGC），与适配体部分序列或 MB 环互补，介导竞争结合。
- 荧光报告探针：分子信标 MB（5'-fluorescein-CCTA GCGC GTGG GTTG GGGC TAGG-Dabcyl），5'端荧光素、3'端 Dabcyl 淬灭基团，杂交后打开产生荧光。
- 被测物：人中性粒细胞弹性蛋白酶（HNE，human neutrophil elastase），人血浆来源标准品。
中文摘要
人中性粒细胞弹性蛋白酶（HNE）是中性粒细胞释放的主要丝氨酸蛋白酶，其异常活性与类风湿关节炎、慢性阻塞性肺疾病、成人呼吸窘迫综合征等疾病相关。本文报道一种基于竞争结合反应的均相荧光适配体传感器，用于检测 HNE。传感器由 HNE DNA 适配体、短 DNA 乱序序列 SS 和分子信标 MB 组成；MB 5'端标记荧光素，3'端标记 Dabcyl 淬灭基团。无 HNE 时，SS 与自由适配体结合，MB 保持发夹结构，荧光关闭；HNE 与适配体结合后诱导适配体构象变化，释放 SS，SS 与 MB 杂交使 MB 打开，荧光素与淬灭基团分离，产生与 HNE 浓度相关的荧光增强。该传感器可在 0.34–68 nM 范围内线性响应，检测限为 47 pM，对血清中常见蛋白干扰具有良好选择性，为 HNE 的高灵敏选择性检测提供了新方法。
英文摘要
To our knowledge, we report the first fluorescence aptasensor for detecting human neutrophil elastase (HNE) in homogeneous solution. The biosensor contains a short DNA scrambled sequence strand (SS) complementary to part of the aptamer sequence or the loop of molecular beacon (MB). The aptamer-HNE recognition event involves competition between the molecular beacon and loose HNE aptamer for the binding the short DNA strand. The new biosensor can detect as little as 0.34nM of HNE, and the response is linear in the tested concentration range of 0.34-68nM with the detection limit of 47pM.