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
精胺（spermidine, SPD）；样品基质：0.05 M PBS/0.1 M LiClO4缓冲溶液（pH 7.4），未报道实际生物样品
检测原理
传感器以Pt/PPy纳米纤维/dsDNA为识别界面。PPy纳米纤维提供高比表面积和导电通道，dsDNA物理吸附后作为识别元件。精胺在生理pH下带正电，通过静电作用与DNA磷酸骨架结合，并可进入小沟，使鸟嘌呤氧化位点被屏蔽。DPV在约+0.85 V检测DNA中鸟嘌呤氧化峰；精胺浓度越高，结合越多，鸟嘌呤氧化峰电流下降越大。PPy膜促进电子转移和阴离子电荷补偿，无酶促放大，主要依靠纳米纤维高比表面积增强DNA负载和电子传导。
检测灵敏度
LOD: 0.02 μM；线性范围: 0.05–1.0 μM；r = 0.9983
效应效果
该传感器对正电荷多胺具有选择性：0.5 μM精胺存在下，0.5 μM亚精胺（spermine）、crocin和crocetin的响应比分别为0.89、1和1。Ca2+可静电结合DNA并削弱精胺–DNA相互作用，约80 μM Ca2+时信号接近无精胺水平。电极干燥25℃保存约30天，结合常数RSD为0.7%。与CZE（LOD 0.03 μM）、CE（LOD 0.01 μM）和IC-IPAD（LOD 0.4 μM）相比，本方法LOD 0.02 μM、线性0.05–1.0 μM、r=0.9983，具有快速、低成本、生理pH适用等优点。
传感器的构成
- 工作电极基底：铂（Pt）盘电极（2 mm），作为导电基底与电化学换能器
- 导电聚合物修饰层：聚吡咯（PPy）纳米纤维膜，由吡咯（pyrrole）经正常脉冲伏安法（NPV）电聚合，直径30–90 nm，提供高比表面积与电子传导通道
- 识别元件：双链牛胸腺DNA（dsDNA，calf thymus DNA），物理吸附于PPy纳米纤维膜，作为亲和识别元件结合精胺
- 信号标记物：无外源标记，利用DNA中鸟嘌呤（G）自身氧化信号，精胺结合后屏蔽G氧化
- 电解液/分析缓冲液：0.05 M PBS + 0.1 M LiClO4，pH 7.4，提供离子导电与电荷补偿
- 电化学检测系统：Ag/AgCl参比电极、Pt对电极与Autolab PGSTAT 30，用于DPV/EIS测量
中文摘要
本文报道了一种基于铂电极上电聚合制备聚吡咯纳米纤维膜的电化学生物传感器。采用正常脉冲伏安法（NPV）在水相中电聚合吡咯，优化后得到直径30–90 nm的聚吡咯（PPy）纳米纤维膜，并通过扫描电镜、循环伏安法和电化学阻抗谱表征。双链DNA物理吸附于PPy纳米纤维膜上，经差分脉冲伏安法和傅里叶变换红外光谱表征。以DNA中鸟嘌呤氧化峰电流为信号，研究精胺（SPD）与DNA的相互作用，得到结合常数4.08×10^5±0.05 M^-1。用于精胺检测时，方法在0.05–1.0 μM范围内线性良好，相关系数0.9983，检出限0.02 μM；但Ca2+会静电结合DNA并削弱精胺–DNA相互作用。
英文摘要
A new biosensor employing immobilized DNA on a nano-structured conductive polymer fixed onto a platinum electrode is presented. Upon optimization of synthesis parameters, polypyrrole nanofibers, 30-90 nm in diameter, were synthesized in an aqueous media by the electropolymerization of pyrrole using normal pulse voltammetry (NPV). The nanofiber film was investigated by scanning electron microscopy (SEM), cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Double-stranded DNA was physisorbed onto the PPy nanofiber films. Various parameters, including the pH and DNA concentration, were optimized. The DNA immobilized on the nanofiber films was characterized using differential pulse voltammetry (DPV) and Fourier-transform infrared (FTIR) spectroscopy. Using DPV to study the interaction of spermidine with DNA, a binding constant (K) value of 4.08 x 10(5)+/-0.05 M(-1) was obtained. For the determination of spermidine, the proposed method exhibited a good dynamic range, correlation coefficient (0.05-1.0 microM and 0.9983, respectively) and a low detection limit (0.02 microM), although Ca(2+) ions were found to electrostatically bind to DNA and weaken the spermidine-DNA interaction.