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
DNA损伤（DNA damage，以鲱鱼精双链DNA ds-DNA为底物；样品基质为pH 5.5 PBS中的原位传感膜）
检测原理
在pH 5.5 PBS中，溶解氧透过传感膜并在MCNTs阴极表面被还原为H2O2；Fe@Fe2O3核壳纳米项链在微酸性条件下缓慢释放Fe2+/Fe3+，与H2O2发生Fenton反应生成羟基自由基（•OH）。•OH攻击膜内ds-DNA，造成链断裂、碱基氧化等损伤，模拟金属介导的体内DNA损伤途径。完整ds-DNA对Co(phen)3 3+具有嵌入结合能力，损伤后结合量下降，DPV峰电流降低；Ru(NH3)6 3+可催化氧化暴露的鸟嘌呤，损伤后催化电流升高。两种指示剂互补，DPV峰电流变化ΔIp随DNA损伤程度增大而变化。该过程无额外酶或核酸放大，依赖电-Fenton原位产生ROS。
检测灵敏度
LOD（最小可检测量）: 0.16 μg；最小可检测ds-DNA损伤浓度: 0.02 mg mL−1
效应效果
该传感器重现性良好，7个电极在30 min电-Fenton处理后ΔIp的RSD为3.45%；室温空气保存15 d后ΔIp平均偏差小于5%（n=5）。每次检测后可通过−0.6 V处理1 min、0.5% SDS/PBS洗涤并重新固定ds-DNA再生，使用11次后仍保留首次信号的90%。Fe@Fe2O3与MCNTs体积比10:30时信号最大，pH 5.5为最佳。Co(phen)3 3+法可避免可氧化物质干扰，Ru(NH3)6 3+法灵敏度更高。作者认为其可模拟体内金属诱导DNA损伤途径，用于氧化损伤机制研究。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻璃碳电极（GCE），提供导电基底与电子转导
- 第一修饰层：聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDDA），正电荷聚合物，增强后续层组装
- 纳米材料层：Fe@Fe2O3核壳纳米项链与多壁碳纳米管（MCNTs）复合层，Fe@Fe2O3缓慢释放铁离子，MCNTs催化O2还原生成H2O2
- 第二修饰层：PDDA，正电荷层，静电固定带负电DNA
- 识别/损伤底物层：鲱鱼精双链DNA（ds-DNA），作为羟基自由基攻击的DNA损伤底物
- 信号指示剂：三(1,10-菲啰啉)钴(III)（Co(phen)3 3+）或六氨合钌(III)（Ru(NH3)6 3+），通过DPV峰电流变化报告DNA损伤
中文摘要
本文提出一种用于原位模拟金属介导DNA损伤途径的电化学生物传感器。传感膜中以恒定速率原位产生用于DNA损伤的Fenton试剂（H2O2和铁离子），H2O2与铁离子进一步反应生成羟基自由基，后者攻击膜内DNA。上述DNA损伤过程与生物体内发生的金属诱导损伤类似。DNA损伤通过监测电化学指示剂Co(phen)3 3+的差分脉冲伏安（DPV）响应进行检测。另一种电化学指示剂Ru(NH3)6 3+也被用作互补监测手段，最小可检测DNA损伤量为0.16 μg。该传感器具有良好重现性，使用11次后仍可获得首次检测信号的90%。
英文摘要
An electrochemical biosensor for mimicking the metal-mediated DNA damage pathway in situ was presented. The Fenton reagents (H(2)O(2) and iron ion) for the DNA damage were generated in situ with a constant rate from the sensing film. H(2)O(2) and iron ion reacted further together to yield hydroxyl radical, which attacked DNA in the film. These courses of DNA damage were just like those happened in organism. The DNA damage was detected by monitoring the differential pulse voltammetric response of an electrochemical indicator, Co(phen)(3)(3+). Another electrochemical indicator, Ru(NH(3))(6)(3+), was also used for monitoring the DNA damage as a complementary means and the minimal detectable amount of DNA damage was 0.16 microg. The biosensor had good reproducibility. After this biosensor was used for 11 times, 90% of the first detection signal was obtained.