传感器类型
电化学发光(ECL)生物传感器
检测对象
凝血酶(thrombin);样品基质为Tris-HCl缓冲液(pH 7.4),未报道血清、血浆等实际样品。
检测原理
将15碱基抗凝血酶适配体拆分为捕获探针和检测探针。捕获探针经硫醇端Au–S键固定于金电极,检测探针3'端标记Ru-SNPs。无凝血酶时,两探针间相互作用弱,检测探针可被洗脱,电极表面几乎无ECL标记,背景低。加入凝血酶后,凝血酶同时结合两个适配体片段,诱导其结合并形成G-四链体结构,使带Ru-SNPs的检测探针稳定富集于电极表面。在CV扫描下,Ru(bpy)3^2+在约1.20 V被电化学氧化,与DBAE发生共反应产生ECL;凝血酶浓度越高,电极表面Ru-SNPs越多,ECL强度越大,实现signal-on检测。Ru-SNPs提供纳米级信号放大。
检测灵敏度
LOD: 2.0 × 10^-13 mol L^-1;线性范围: 3.3 × 10^-13–3.3 × 10^-11 mol L^-1;斜率: 185.54;回归方程: I/a.u.= 185.54 logC + 2387.97;R = 0.9986
效应效果
该传感器在连续CV扫描下对3.3×10^-11 mol/L凝血酶的ECL响应RSD为5.2%(n=6),6个不同修饰电极间RSD为5.8%,4℃保存数周后ECL信号仅降低5%,表明重现性和稳定性良好。选择性方面,BSA、BHb和IgG浓度均为5.0×10^-8 mol/L,远高于凝血酶浓度3.3×10^-11 mol/L,但ECL信号明显低于凝血酶响应,说明干扰可忽略。与已有凝血酶ECL适配体传感器相比,其检出限更低,且因引入凝血酶前体系中无ECL标记而背景信号低。作者认为该分裂适配体策略易于构建,可扩展至其他小分子或蛋白检测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极:金电极(Au electrode),作为ECL信号换能器与探针固定基底。
- 识别元件(捕获探针):5'-硫醇修饰抗凝血酶适配体片段(capture probe),通过Au–S键固定于金电极并识别凝血酶。
- 识别元件(检测探针):3'-酰胺连接Ru-SNPs标记的抗凝血酶适配体片段(detection probe),在凝血酶存在下与捕获探针结合。
- 信号标记物:Ru(bpy)3^2+掺杂二氧化硅纳米粒子(Ru-SNPs),作为ECL发光标记并提供信号放大。
- 共反应试剂:2-(二丁氨基)乙醇(DBAE),在ECL体系中作为共反应剂增强Ru(bpy)3^2+发光。
- 检测介质:Tris-HCl缓冲液(pH 7.4),维持反应环境并提供ECL测量介质。
中文摘要
本文报道了一种基于目标诱导分裂适配体片段结合的高灵敏、高选择性电化学发光(ECL)生物传感器,用于检测凝血酶。将15碱基抗凝血酶DNA适配体拆分为捕获探针和检测探针:捕获探针5'端修饰硫醇,通过Au–S键固定于金电极;检测探针3'端标记Ru(bpy)3^2+掺杂二氧化硅纳米粒子(Ru-SNPs)。无凝血酶时,两探针主要解离,带ECL标记的检测探针可被洗脱,背景信号低;存在凝血酶时,两探针与凝血酶结合形成G-四链体结构,使Ru-SNPs富集于电极表面,ECL信号增强。在含5×10^-3 mol/L DBAE的Tris-HCl(pH 7.4)中,ECL强度与凝血酶浓度对数在3.3×10^-13–3.3×10^-11 mol/L呈线性,检出限2.0×10^-13 mol/L。传感器重现性好(RSD 5.2%和5.8%),4℃保存数周信号仅降低5%,对BSA、BHb、IgG等干扰物选择性良好。
英文摘要
A highly sensitive and selective electrochemiluminescence biosensor for detection of thrombin based on the strategy of target-induced conjunction of split aptamer fragments was developed.