组成图示
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传感器类型
表面等离子共振(SPR)生物传感器
检测对象
互补DNA片段（complementary DNA, 25 cp）、非互补DNA片段（non-complementary DNA, 25 np，阴性对照）；样品基质：杂交缓冲液/运行缓冲液（1 M NaCl、10 mM Tris-HCl、2 mM EDTA，pH 7.0）
检测原理
该传感器以金涂层SPR芯片为基底，先经UV/O3清洁，再将5'-巯基化DNA探针通过硫醇-金键自组装固定于金表面，并用MCH或MCU烷硫醇回填，形成混合DNA/烷硫醇膜。当样品中的互补DNA（25 cp）流过表面时，与固定探针发生特异性杂交，形成双链DNA，使界面质量和折射率增加；非互补DNA（25 np）基本不杂交。SPR通过监测共振角变化将界面质量变化转换为响应单位（RU）信号，RU增量随25 cp浓度升高而增大，从而绘制剂量-响应曲线。表面可用2.5 mM HCl或20 mM NaOH再生，实现重复检测。
检测灵敏度
LOD: 0.3 + 0.2 nM；线性范围（动态范围）: 0.3–20 nM；灵敏度: 99.2 + 13.7 RU/nM（C11，流控）；LOD: 21.6 + 1.9 nM；线性范围（动态范围）: 21.6–160 nM；灵敏度: 3.6 + 2.1 RU/nM（C6，流控）；LOD: 12.9 + 31.0 nM；线性范围（动态范围）: 12.9–40 nM；灵敏度: 2.3 + 0.9 RU/nM（C6，无流控）；LOD: 8.4 + 0.71 nM；线性范围（动态范围）: 8.4–40 nM；灵敏度: 4.7 + 0.2 RU/nM（C11，无流控）
效应效果
该SPR-DNA传感器对互补DNA选择性良好，非互补DNA杂交信号可忽略。表面经2.5 mM HCl或20 mM NaOH再生后，每循环杂交效率平均仅下降约2%。C11间隔臂优于C6：流控固定下C11灵敏度99.2+13.7 RU/nM，检测限0.3+0.2 nM，动态范围0.3–20 nM；C6为3.6+2.1 RU/nM、21.6+1.9 nM、21.6–160 nM。无流控下C11为4.7+0.2 RU/nM、8.4+0.71 nM、8.4–40 nM，C6为2.3+0.9 RU/nM、12.9+31.0 nM、12.9–40 nM。作者认为碳间隔臂长度与性能正相关，流控固定可改善C11膜性能。
传感器的构成
- 基底/换能器：金涂层SPR芯片（SIA Kit Gold），提供SPR换能表面并承载自组装膜
- 间隔臂：C6 mercaptohexyl或C11 mercapto-undecyl spacer，连接硫醇与DNA 5'端，调节探针与表面距离
- 识别元件：5'-巯基化25 nt DNA探针（25 nt），通过硫醇-金自组装固定并识别互补DNA
- 回填/封闭层：MCH（6-mercapto-1-hexanol）或MCU（11-mercapto-1-undecanol），回填金表面，提高膜有序性、稳定性和杂交性能
- 信号标记物：无外源标记物；SPR直接检测DNA杂交引起的表面质量/折射率变化
- 再生液：2.5 mM HCl或20 mM NaOH，解链杂交DNA以实现表面再生
中文摘要
在设计DNA生物传感器时，特异性DNA探针的固定是最关键的环节之一。现有吸附、络合和包埋等策略多适用于普通显微镜玻片，而针对更定制化的表面仍需替代方案。对于金表面，混合DNA/烷硫醇自组装膜是直接将单链DNA探针偶联到表面的常用方法。这些混合膜的质量受多种参数影响，并直接决定传感器的灵敏度与检测限。作者证实所用碳间隔臂长度与DNA生物传感器整体性能呈正相关。本章给出一种扩展协议，用于在SPR实时监测下对巯基化DNA探针进行受控固定和后续杂交，并比较流控辅助固定与扩散控制固定对传感器性能的影响。
英文摘要
When designing DNA biosensors, the immobilization of specific DNA probes is one of the most essential parts. Unfortunately, many of the existing strategies (e.g., adsorption, complexation, and entrapment) can only be used on standard microscope slides, while for more tailored surfaces alternative strategies are still required. In the case of gold surfaces, the self-assembly of mixed DNA/alkanethiol films is a very common approach to directly couple single-stranded DNA probes. The quality of these mixed films greatly depends on different parameters including the sensitivity and the detection limit. We have shown a positive relation between the length of the used carbon spacer and the general performance of the DNA biosensor. In this chapter an extended protocol for the controlled immobilization and subsequent hybridization of DNA is described.