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
2-硝基芴（2-NF）、2,7-二硝基芴（2,7-DNF）及其诱导的DNA损伤；样品基质：醋酸缓冲液-甲醇（AcB–methanol）或磷酸盐缓冲液-甲醇（PBS–methanol）溶液
检测原理
将2-NF或2,7-DNF与固定有牛胸腺dsDNA的SPCPE孵育，硝基芴平面分子嵌入DNA双螺旋，使碱基暴露或结构扭曲，导致鸟嘌呤（G）和腺嘌呤（A）固有氧化峰电流下降；用[Cu(phen)2]2+和[Co(phen)3]3+作为竞争嵌入指示剂，其DPV峰电流随被测物浓度增加而降低，证明结合位点竞争。另一方面，在0至−1000 mV循环伏安及36°C条件下，硝基被电化学还原为Ar–NO2H•短寿命自由基，自由基氧化DNA碱基，使G/A氧化峰增强并出现约+450 mV的8-氧代鸟嘌呤峰。信号由Autolab PGSTAT-100以CV、DPV或SWV读出，峰电流/峰电位变化反映DNA损伤程度。
检测灵敏度
未报告LOD、线性范围、灵敏度斜率或相关系数。
效应效果
传感器为一次性DNA/SPCPE，实验重复3次（n=3，α=0.05），未报告RSD、稳定性或实际样品回收率。直接结合时，2-NF 5和10 μmol/L使G峰降至77±6%和60±4%，A峰降至52±5%和41±4%；2,7-DNF 1和5 μmol/L使G峰降至88±3%和80±4%，A峰降至76±5%和65±6%，呈浓度依赖。在20 mmol/L PBS中，2-NF/2,7-DNF使[Cu(phen)2]2+峰电流由−1.34降至约−0.93/−0.96 μA，[Co(phen)3]3+由−0.57降至约−0.38/−0.42 μA，证明嵌入竞争；5 mmol/L PBS中竞争弱。自由基损伤仅在36°C和CV循环下出现，空白无变化。作者认为其可用于环境健康化合物遗传毒性研究。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：丝网印刷碳糊电极（SPCPE），碳糊工作电极（21 mm2）、Ag/AgCl参比电极和银墨辅助电极，提供电子转导与伏安测量。
- 表面活化层：SPCPE石墨表面经+1600 mV/120 s和+1800 mV/60 s电位氧化，去除污染物并增强DNA固定。
- 识别/生物分子层：牛胸腺双链DNA（calf thymus dsDNA）固定层，5 μL 0.1 mg/mL滴涂干燥，作为识别元件和DNA损伤响应层。
- 信号标记/指示剂：已知DNA嵌入剂[Cu(phen)2]2+和[Co(phen)3]3+，作为竞争结合指示剂，其DPV峰电流反映DNA结合位点变化。
- 支持电解质：醋酸缓冲液（AcB，0.25 mol/L，含10 mmol/L KCl，pH 4.75）或磷酸盐缓冲液（PBS，0.1 mol/L，含10 mmol/L KCl，pH 7.00），加甲醇，维持离子强度和pH。
中文摘要
本研究构建基于丝网印刷碳糊电极（SPCPE）并固定牛胸腺双链DNA（dsDNA）的电化学DNA生物传感器，用于体外研究具有遗传毒性的芴硝基衍生物（2-硝基芴2-NF和2,7-二硝基芴2,7-DNF）与DNA的相互作用。通过循环伏安、差分脉冲伏安和方波伏安监测DNA碱基固有氧化峰及金属配合物指示剂响应，发现两类DNA损伤：一是硝基芴直接结合DNA造成的损伤，利用已知DNA嵌入剂[Cu(phen)2]2+和[Co(phen)3]3+作为竞争剂证明其结合模式为嵌入作用；二是在特定条件下由硝基电化学还原产生的短寿命自由基造成的DNA损伤，表现为鸟嘌呤、腺嘌呤氧化峰增强及8-氧代鸟嘌呤峰出现。结果表明该一次性DNA/SPCPE传感器可用于评估环境与健康相关化合物的遗传毒性。
英文摘要
An electrochemical DNA biosensor based on the screen printed carbon paste electrode (SPCPE) with an immobilized layer of calf thymus double-stranded DNA has been used for in vitro investigation of the interaction between genotoxic nitro derivatives of fluorene (namely 2-nitrofluorene and 2,7-dinitrofluorene) and DNA. Two types of DNA damage have been detected at the DNA/SPCPE biosensor: first, that caused by direct association of the nitrofluorenes, for which an intercalation association has been found using the known DNA intercalators [Cu(phen)(2)](2+) and [Co(phen)(3)](3+) as competing agents, and, second, that caused by short-lived radicals generated by electrochemical reduction of the nitro group (observable under specific conditions only).