组成图示
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传感器类型
化学发光生物传感器
检测对象
目标DNA（target DNA，S2序列）；样品基质：PBS缓冲液/溶液
检测原理
氨基捕获探针S1经EDC偶联到羧基磁珠表面，与目标DNA S2杂交；负载报告探针S3和凝血酶适配体I S4的PbS纳米粒子与目标DNA形成夹心复合物。凝血酶特异性结合S4，再与适配体II标记的金纳米粒子结合；三聚氰酸TCA通过Au-S键与多个AuNP交联形成TCA-AuNP网络，实现双放大。DTT将AuNP从硫醇DNA和TCA网络中释放，Br2-HCl-NaCl将AuNP氧化溶解为Au3+/AuCl4-，后者催化鲁米诺在碱性NaOH/NaHCO3中的化学发光反应。目标DNA越多，夹心复合物、凝血酶-AuNP和TCA-AuNP网络越多，释放Au3+越多，CL强度越高。
检测灵敏度
LOD: 1.0 × 10^-16 M；线性范围: 2.0 × 10^-16 M–3.5 × 10^-14 M；R^2 = 0.9938
效应效果
该传感器含TCA时CL强度约为无TCA时的3倍，LOD较无增强体系提高约1000倍，作者认为灵敏度优于此前纳米粒子、纳米管、导电聚合物等修饰方法。选择性方面，仅负载S3的PbS NPs几乎无信号；对完全互补、单碱基错配和非互补DNA，在3.0×10^-14 M与3.0×10^-15 M下效率比为100:21:5和100:27:7。重现性方面，3.0×10^-15 M目标DNA连续7次测量RSD为8.2%。文中未报告实际样品回收率、长期稳定性及与ELISA/HPLC/qPCR的直接对比。
传感器的构成
- 捕获基底：羧基修饰磁珠（MBs），经EDC活化后偶联氨基捕获探针，用于固定识别元件并实现磁分离。
- 封闭剂：牛血清白蛋白（BSA），封闭磁珠表面非特异性结合位点，降低背景。
- 捕获识别元件：氨基捕获探针S1（5'-NH2-(CH2)6-GGG-TCT-GAG-GGA-3'），与目标DNA S2杂交。
- 报告纳米载体：羧基修饰硫化铅纳米粒子（PbS NPs，约8 nm），负载报告探针S3和凝血酶适配体I（S4）。
- 报告识别元件：报告探针S3（5'-GAG-GAG-TTG-GGG-GAG-CAC-ATT-(CH2)6-NH2-3'），与目标DNA互补杂交。
- 适配体识别元件：凝血酶适配体I（S4，5'-NH2-(CH2)6-GGT-TGG-TGT-GGT-TGG-3'），特异性结合凝血酶。
- 信号标记物：凝血酶（thrombin），桥接S4与适配体II标记的金纳米粒子（AuNPs）。
- 信号放大标记：凝血酶适配体II（S5，5'-HS-(CH2)6-AGT-CCG-TGG-TAG-GGC-AGG-TTG-GGG-TGA-CT-3'）标记AuNPs（约17 nm），经Au-S键连接。
- 网络交联与发光底物：三聚氰酸（TCA）与AuNPs形成TCA-AuNP网络；鲁米诺（luminol）在0.1 M NaOH/NaHCO3中作为发光底物，被Au3+/AuCl4-催化发光。
中文摘要
本文报道了一种基于凝血酶与三聚氰酸-金纳米粒子（TCA-AuNP）网络双重放大的化学发光DNA生物传感器。首先，将氨基捕获探针固定于羧基磁珠（MBs）表面，与目标DNA杂交；负载报告探针S3和凝血酶适配体I（S4）的硫化铅纳米粒子（PbS NPs）再与目标DNA结合，形成夹心复合物。随后，凝血酶特异性识别S4，使标记凝血酶适配体II（S5）的金纳米粒子（AuNPs）连接到复合物上，并与三聚氰酸（TCA）通过Au-S键形成TCA-AuNP网络。检测时，用DTT将AuNPs释放，经Br2-HCl-NaCl氧化溶解为Au3+/AuCl4-，催化鲁米诺化学发光反应。由于凝血酶标记PbS NPs和TCA-AuNP网络的双重放大，传感器在2.0×10^-16 M至3.5×10^-14 M范围内呈良好线性，检出限低至1.0×10^-16 M。
英文摘要
A sensitive DNA biosensor based on dual-amplification of thrombin and thiocyanuric acid-gold nanoparticle (TCA-AuNP) network is developed. First, the sandwich hybridization is formed by the capture probe immobilized on the surface of magnetic beads (MBs), the target DNA and the reporter probe loaded on PbS nanoparticles (PbS NPs). The PbS NPs contain two kinds of DNA sequences, one is the reporter probe complementary to the target DNA, and the other is the thrombin aptamer I. Through the specific recognition for thrombin, thrombin aptamer II labeled gold nanoparticles are linked to the sandwich complex, and further fabricate a network with TCA. AuNPs are released and dissolved into Au(3+), which catalyzes luminol chemiluminescence (CL) reaction. Due to the dual-amplification effects of thrombin-labeled PbS NPs and the TCA-AuNP network, a significant sensitivity enhancement of this DNA biosensor could be obtained, in the range of 2.0 x 10(-16) M to 3.5 x 10(-14) M, with a limit of detection (LOD) as low as 1.0 x 10(-16) M.