组成图示
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传感器类型
表面等离子共振(SPR)生物传感器
检测对象
沙眼衣原体（Chlamydia trachomatis, C. trachomatis）病原基因DNA（PCR扩增产物），样品基质为人尿液；特异性对照包括淋病奈瑟菌（Neisseria gonorrhoeae）和白色念珠菌（Candida albicans）PCR产物。
检测原理
两种巯基化捕获探针DNA通过硫醇-Au键合分别修饰在相同GNRs表面，形成GNR-捕获探针偶联物。加入目标DNA后，目标序列与两条捕获探针互补区域同时杂交，形成夹心式DNA双链，使原本分散的GNRs通过DNA桥联发生聚集。GNRs聚集导致粒子间电磁耦合增强，纵向SPR吸收峰红移、展宽并降低，溶液颜色由红变紫灰。目标浓度越高，聚集程度越大，750 nm吸光度下降越明显，从而定量。热至55°C使杂交链解离，GNRs重新分散，吸收恢复，证明信号来自特异性杂交。无酶、无外源标记，信号放大来自GNRs强SPR和聚集协同效应。
检测灵敏度
线性范围: 0.25–20 nM；线性范围: 0.25–75 nM；原文另述: 250–50 nM（疑似排版错误）
效应效果
该传感器在10 nM浓度下可区分互补目标、非互补序列和单碱基错配序列：非互补与阴性对照无显著差异，单碱基错配吸光度介于完全匹配与阴性之间，显示良好序列特异性和突变识别潜力。对人尿样中PCR扩增的沙眼衣原体目标DNA，在0.25–20 nM范围内750 nm吸光度随浓度增加线性下降；对淋病奈瑟菌和白色念珠菌PCR产物，各浓度吸光度几乎不变，说明抗非特异病原基因干扰。人工目标DNA检测RSD为0.75–1.8%，实际病原基因检测RSD低于2%。杂交约40 min完成，55°C加热可逆转。作者认为该策略简单、灵敏，可发展为基于不同尺寸GNRs的光学多路复用分子诊断平台。
传感器的构成
- 纳米换能核心：金纳米棒（GNRs），种子法合成，平均直径13.5 nm、长45.0 nm，长径比约3.3，提供纵向/横向SPR吸收。
- 表面稳定层：十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）双分子层，通过季铵基-Au键合包覆GNRs，维持水相分散并辅助DNA结合。
- 识别元件1：巯基化捕获探针1（Capture probe 1），经DTT脱保护后以硫醇-Au键合修饰GNRs，与目标DNA一段互补杂交。
- 识别元件2：巯基化捕获探针2（Capture probe 2），以硫醇-Au键合修饰GNRs，与目标DNA另一段互补杂交，实现夹心识别。
- 脱保护剂：二硫苏糖醇（DTT），用于还原脱除巯基化捕获探针的保护基，使-SH暴露。
- 稳定/盐老化剂：六偏磷酸钠（sodium hexametaphosphate）和氯化钠（NaCl），用于盐老化稳定GNR-捕获探针偶联物，防止非特异聚集。
- 杂交缓冲介质：磷酸盐缓冲生理盐水（PBS, pH 7.4, 0.2 M）和NaCl，提供杂交环境并调节离子强度。
- 信号标记物：无外源标记，GNRs自身SPR吸收峰位移、展宽、强度下降及颜色变化作为信号。
中文摘要
本文报道一种基于金纳米棒（GNRs）的光学DNA生物传感器，用于病原体诊断。该传感器以GNRs为分子探针，将两种不同巯基化捕获探针DNA分别通过硫醇-金键合修饰在相同GNRs表面。加入目标DNA后，目标序列与两条捕获探针同时杂交，形成夹心式识别并诱导GNRs聚集。聚集改变GNRs的表面等离子共振（SPR）吸收，纵向吸收峰红移、展宽并降低，溶液颜色由红变为紫灰色。TEM证实杂交诱导聚集，熔解分析证明杂交可热逆转。该策略用于检测人尿样中PCR扩增的沙眼衣原体（C. trachomatis）病原基因，在0.25–20 nM范围内定量，并能区分淋病奈瑟菌和白色念珠菌等非特异病原基因，显示良好特异性，可用于分子诊断。
英文摘要
A novel optical biosensor for detecting target DNA, utilizing gold nanorods (GNRs) as molecular probes is demonstrated. This sensor is based on simultaneous biorecognition-mediated hybridization of target DNA in a sandwich type manner with two different capture probe DNA sequences modified separately with identical sets of GNRs, which leads to aggregation of GNRs. The hybridization induced aggregation as revealed by TEM analysis, promotes the modulation of surface plasmon resonance of GNRs, which forms the basis of complementary target DNA detection from the Chlamydia trachomatis pathogen. Thermally induced reversible dissociation of hybridized DNA is demonstrated by melting analysis. The present sensing strategy is successfully demonstrated by detecting PCR amplified C. trachomatis pathogen gene isolated from human urine sample in a concentration range of 0.25-20 nM. Furthermore, this sensor displays excellent specificity by discriminating the target DNA versus other non-specific pathogenic genes.