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
高危人乳头瘤病毒DNA序列 HPV16E7p、HPV45E6（合成寡核苷酸/PCR扩增产物，样品基质为PBS-Tween缓冲液）
检测原理
金电极表面通过硫醇-金键固定巯基化捕获探针，并用DT1封闭非特异性位点。目标HPV DNA加入后与捕获探针杂交；随后加入HRP标记报告探针，与目标另一端杂交形成三明治结构。HRP催化TMB氧化生成氧化TMB产物。在微流控通道中，对电极施加steps and sweeps电位，氧化TMB在金工作电极表面被还原，产生安培电流。电流大小随目标DNA浓度增加而增大，低浓度区呈线性，高浓度区趋于饱和。多路阵列中不同电极修饰不同捕获探针，因此可分别读出不同HPV序列的信号。
检测灵敏度
LOD: HPV16E7p 490 pM；HPV45E6 110 pM；线性范围: HPV16E7p 0.1–10 nM，HPV45E6 0.1–1 nM；灵敏度: HPV16E7p (0.15 ± 0.02) μA nM−1，HPV45E6 (1.02 ± 0.09) μA nM−1；R^2: HPV16E7p 0.997，HPV45E6 0.999；校准范围: 0.1–50 nM
效应效果
在多路检测中，芯片以交替电极点分别修饰HPV16E7p和HPV45E6捕获探针，可同时检测两种目标。当加入10 nM特异目标时，各通道产生明显响应；加入10 nM特异目标与100 nM非特异目标混合物时，非特异杂交信号可忽略，信号回收率分别为HPV45E6 104±8%和HPV16E7p 96±5%（n=4，不同芯片），表明阵列间重现性和选择性良好。检出限处于pM级，适合检测PCR扩增后通常处于nM级的真实DNA样品。作者认为该策略可扩展至18个HPV相关序列面板，用于高危HPV的高通量筛查。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：硼硅酸盐玻璃芯片上的16个金工作电极（Au，1 mm×1 mm），配银伪参比电极和金对电极，构成16个平面电化学池。
- 微流控通道：聚碳酸酯流体芯片与50 μm双面医用胶膜激光加工形成1 mm宽微通道，用于样品和TMB输送。
- 表面修饰/封闭层：金电极经0.5 M H2SO4电化学清洗后，在1 M KH2PO4（pH 3.5）中与双硫醇封闭剂DT1（100 μM）共自组装，封闭非特异性位点。
- 识别元件：巯基化捕获探针（HPV16E7p或HPV45E6 24-mer，1 μM）通过硫醇-金键固定于金表面，特异性捕获目标DNA。
- 信号标记物：HRP标记报告探针（21-mer，3′-HRP，10 nM）与目标DNA杂交形成三明治结构，提供HRP催化位点。
- 底物：TMB（3,3′,5,5′-四甲基联苯胺）作为HRP底物，被氧化后形成可还原的氧化TMB产物。
中文摘要
本文报道了一种用于单独和同时检测两种高危人乳头瘤病毒（HPV）DNA序列（HPV16E7p和HPV45E6）的电化学基因传感器阵列的概念验证。该传感器基于金电极表面巯基化DNA捕获探针与HRP标记报告探针的三明治杂交策略，并以TMB为HRP底物，通过安培法检测氧化TMB的还原电流。研究优化了表面化学制备和杂交目标检测条件。所得检出限达到pM级，足以满足大多数经PCR扩增后通常处于nM级的真实RNA/DNA样品检测需求。在多路检测模式下，传感器对非特异序列表现出高选择性，为开发用于多种高危DNA序列的电化学高通量筛查方法奠定了基础。
英文摘要
A proof-of-concept of an electrochemical genosensor array for the individual and simultaneous detection of two high-risk human papillomavirus DNA sequences, HPV16E7p and HPV45E6 that exhibits high sensitivity and selectivity is reported. The optimum conditions for surface chemistry preparation and detection of hybridised target were investigated. The LOD obtained are in the pM range, which are sufficient for most real RNA/DNA samples obtained from PCR amplification, usually in the nanomolar range. In a multiplexed detection format, high selectivity was observed over the non-specific sequence, opening the way for the development of an electrochemical high throughput screening assay for multiple high-risk DNA sequences.