组成图示
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传感器类型
其他（光学薄膜比色生物传感器芯片）
检测对象
转基因玉米事件特异性DNA片段（Bt11、T25、MON810、Event 176/Bt176、NK603、GA21），样品基质为玉米基因组DNA/植物DNA提取液
检测原理
芯片表面经肼衍生后，5′醛基标记的事件特异性DNA探针通过共价键固定成阵列。样品DNA经PCR扩增，反向引物5′端生物素标记，使目标扩增子携带生物素。变性后的生物素化PCR产物与芯片上互补探针杂交，洗涤去除错配分子。随后抗生物素IgG-HRP偶联物结合杂交产物上的生物素，将辣根过氧化物酶定位到芯片表面。HRP催化可沉淀底物TMB生成不溶性沉淀，沉淀沉积在光学薄膜表面，改变薄膜厚度与反射光波长，使芯片颜色由金色变为蓝/紫色。目标DNA量越高，沉淀越多，颜色越深，可肉眼或数字成像读出。PCR扩增和酶催化沉淀沉积共同提供信号放大。
检测灵敏度
LOD: 0.1 fmol（探针点样浓度0.1 μM）；最低探针浓度: 0.01 μM（100 fmol PCR产物）；标准探针浓度: 1 μM
效应效果
该芯片对六种转基因玉米事件均产生特异性信号，其他基因位点作为阴性对照未出现假阳性；在cpt2/EPSPS与OPT/mEPSPS探针芯片中，仅OPT/mEPSPS探针点检测到目标信号，显示高选择性。正控biotin-dA20始终显色，证明检测系统有效。方法可手工点样250 nL或机器人点样40 nL，杂交10 min、45°C，抗生物素IgG-HRP 1:1000孵育5 min，TMB显色5 min，流程简便。作者认为其兼具微阵列信息量和生物传感器肉眼可视优势，无需昂贵扫描仪器，试剂成本低，适合低、中、高通量GMO筛查，并可扩展至更多商业化转基因事件。
传感器的构成
- 基底/换能器：光学硅薄膜生物传感器芯片（optical silicon thin-film biosensor chip），提供光学薄膜反射层，酶催化沉淀改变反射光波长并产生颜色变化
- 表面化学修饰层：肼衍生芯片表面（hydrazine-derivatized surface），提供反应位点，与5′醛基探针共价连接
- 识别元件：5′醛基标记寡核苷酸捕获探针（aldehyde-labeled oligonucleotide probes），点样成阵列，与目标PCR片段互补杂交
- 封闭/杂交缓冲：5×SSC/5 mg/mL酸处理酪蛋白（ATC），降低非特异结合
- 目标标记物：5′生物素标记PCR扩增子（biotinylated PCR amplicons），由生物素化反向引物扩增获得，杂交后携带生物素
- 信号标记物：抗生物素IgG-HRP偶联物（anti-biotin IgG-HRP conjugate），识别生物素并引入辣根过氧化物酶
- 显色底物：可沉淀HRP底物四甲基联苯胺（TMB），HRP催化生成沉淀沉积于芯片表面
- 读出层：肉眼或数字成像（unaided eye/digital imaging），读取芯片表面由金到蓝/紫的颜色变化
中文摘要
随着转基因生物（GMO）商业化数量增加，亟需快速、低成本的方法进行快速检测。基于转基因整合连接区独特序列的事件特异性检测策略具有较高特异性。本研究开发了一种基于光学硅薄膜生物传感器芯片的检测系统，用于同时检测六种转基因玉米品系：Bt11、Bt176、GA21、MON810、NK603和T25。将5′醛基标记的寡核苷酸探针点样于肼衍生芯片表面，并通过醛基与肼衍生表面共价固定；随后使5′生物素标记的PCR扩增子与探针杂交。洗涤后，芯片与抗生物素IgG-辣根过氧化物酶（HRP）偶联物及可沉淀HRP底物短暂孵育。与探针完全匹配的生物素化PCR产物可通过芯片表面颜色由金色变为蓝/紫色进行可视化。该方法稳健、灵敏、特异，并可从低通量到高通量灵活应用。
英文摘要
As more and more genetically modified organisms (GMO) are commercialized, efficient and inexpensive assays are required for their quick detection. An event-specific detection strategy based on the unique and specific sequences of integration junctions is useful because of its high specificity. This study developed a system for detecting six GM maize lines (Bt11, Bt176, GA21, MON810, NK603, and T25) using optical silicon thin-film biosensor chips. Aldehyde-labeled probes were arrayed and covalently attached to a hydrazine-derivatized chip surface. Biotinylated PCR amplicons were then hybridized with the probes. After washing and brief incubation with an anti-biotin IgG horseradish peroxidase conjugate and a precipitable horseradish peroxidase substrate, biotinylated PCR amplicons perfectly matched with the probes can be visualized by the color change on the chip surface (gold to blue/purple). This assay is extremely robust, exhibits high sensitivity and specificity, and is flexible from low through moderate to high throughput.