组成图示
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传感器类型
场效应晶体管(FET)生物传感器
检测对象
野生型 p53 核心域蛋白（wild-type p53 core domain, aa 83–293）、突变型 p53 R248W 核心域蛋白（mutant p53 R248W core domain）；样品基质为 0.1× PBS 缓冲液中的纯化重组蛋白。
检测原理
该传感器以 n 型 MOSFET 为换能器，栅极 Au 表面通过硫醇键固定带负电的 GADD45 启动子 DNA，再与互补 DNA 杂交形成 p53 靶结合序列。DNA 固定和杂交使栅极附近负电荷增加，n 沟道导电性下降，漏极电流降低。野生型 p53 核心域在 pH 7.4 下净带正电，可与共识序列特异性结合，屏蔽 DNA 负电荷并引入正电荷，使生物分子电位 Vbio 更正，n 沟道导电性增强，漏极电流上升。突变型 R248W 因 DNA 结合缺陷不能稳定结合，漏极电流几乎不变。信号大小取决于结合到栅极表面的 p53 量，本文未采用 HCR、RCA 等放大策略，主要依赖电荷主导效应实现无标记检测。
检测灵敏度
—
效应效果
该传感器在单个 MOSFET 器件上完成突变与野生 p53 连续测量，以规避器件间差异；未报告稳定性、RSD 或实际样品回收率。选择性方面，野生 p53 使漏极电流上升约 ΔI=+250.0 μA，突变 R248W 仅约 ΔI=+20.0 μA，野生响应为突变 12.5 倍，表明可区分 DNA 结合缺陷突变。SPR 对照中，野生 p53 平台约 7000 RU，突变约 1500 RU，突变信号低 4.7 倍；按 1000 RU≈1 ng mm−2 估算，野生结合量约 7.0 ng mm−2。作者认为该 FET 生物传感器可无标记、实时监测 p53 DNA 结合活性，具有疾病监测潜力，但灵敏度受薄膜 MOSFET 表面积限制，需进一步改进。
传感器的构成
- 基底/换能器：p 型 (100) 硅绝缘体上硅（SOI）晶圆，含 150 nm 顶层硅和 400 nm 埋氧（BOX）层，构成 n 沟道 MOSFET 基底。
- 源漏掺杂层：磷离子注入形成 n+ 源/漏层，提供源漏电流通道。
- 栅氧化层：高温干氧化形成 45 nm 栅氧化层，作为绝缘栅介质。
- 栅电极：金（Au，450 Å）与镍铬合金（Ni-Cr，50 Å）金属层，Au 表面用于硫醇修饰。
- 识别元件：硫醇修饰的 GADD45 启动子 DNA（ssDNA）固定于 Au 栅极，随后与互补 DNA 杂交形成 p53 靶结合序列。
- 封闭/间隔层：6-巯基-1-己醇（MCH，10 μM）封闭非特异结合并作为间隔。
- 被测物/信号源：野生型 p53 核心域（aa 83–293）或突变型 p53 R248W 核心域，结合后改变栅极表面电荷。
- 读出层：半导体参数分析仪（KEITHLEY 4200）测量漏极电流变化。
中文摘要
本研究采用金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）生物传感器，评估野生型 p53 与突变型 p53 蛋白和共识 DNA 结合序列的相互作用。这是首次基于 DNA–蛋白相互作用，利用 FET 型生物传感器检测突变型 p53。作者构建了野生型 p53 核心域和 DNA 结合缺陷的突变型 p53（R248W）核心域，将互补 DNA 固定于传感层后，将野生型和突变型 p53 加到 DNA 修饰的栅极表面，并用半导体分析仪检测。结果显示，野生型 p53 引起漏极电流显著上移，而突变型 p53 无明显响应，说明基于场效应的生物传感器可成功监测序列特异性 DNA–蛋白相互作用。上述结果与表面等离子共振（SPR）测量一致。总体而言，FET 型生物传感器有望基于 DNA 结合活性监测突变型 p53，为与 DNA–蛋白结合事件相关疾病的监测提供有价值信息。
英文摘要
We assessed the abilities of wild p53 and mutant p53 proteins to interact with the consensus DNA-binding sequence using a MOSFET biosensor. This is the first report in which mutant p53 has been detected on the basis of DNA-protein interaction using a FET-type biosensor. In an effort to evaluate the performance of this protocol, we constructed the core domain of wild p53 and mutant p53 (R248W), which is DNA-binding-defective. After the immobilization of the cognate DNA to the sensing layer, wild p53 and mutant p53 were applied to the DNA-coated gate surface, and subsequently analyzed using a semiconductor analyzer. As a consequence, a significant up-shift in drain current was noted in response to wild p53, but not mutant p53, thereby indicating that sequence-specific DNA-protein interactions could be successfully monitored using a field-effect-based biosensor. These data also corresponded to the results obtained using surface plasmon resonance (SPR) measurements. Taken together, our results show that a FET-type biosensor might be promising for the monitoring of mutant p53 on the basis of its DNA-binding activity, providing us with very valuable insights into the monitoring for diseases, particularly those associated with DNA-protein binding events.