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
人乳头瘤病毒（HPV）基因型扩增产物（PCR amplicons，如 HPV-6）；样品基质：PCR 反应液/临床标本 DNA 经 PCR 扩增产物
检测原理
EDDA 将带三 DTPA 巯基锚定的 HPV 捕获探针（CP）固定在金微电极上，并与 5′ 端带 1–4 个 FcAc 氧化还原标记的信号探针（SP）杂交。初始状态下，SP 靠近电极，FcAc 在约 +0.25 V vs Ag/AgCl 发生氧化，产生可测电流。当未标记的 HPV PCR 扩增产物进入 PCR 管并与 SP 远端完全互补结合时，SP 被置换离开电极表面，进入溶液，导致 FcAc 氧化电流下降。检测过程中施加温度梯度，使杂交/熔解与置换过程同步进行，并用序列互补但不可被靶标置换的参考位点（rCP/rSP）校正熔解背景。信号变化取决于靶标浓度和杂交程度，PCR 预放大与多 FcAc 标记共同提高可检测性。
检测灵敏度
未报告 LOD、线性范围、灵敏度斜率或 R^2；原文报告：30 pM 靶标溶液可产生 >10% 偏差；PCR 产物稀释 10 倍可产生 >10% 偏差；qPCR 比较显示 PCR 起始约 1,000 copies。
效应效果
三 DTPA 锚定优于单/双巯基，经 0.1 M NaOH 去杂交、再杂交后仍保持较高表面覆盖；捕获探针表面覆盖约 4×10^12 molecules/cm2（±1.5×10^12），阻抗法估计可及性 >85%。固定实验重复至少 10 次，平均偏差 <10%。选择性方面，含至少两个错配的 HPV-6 靶标仅引起 <10% 的靶标诱导置换，完全匹配靶标可产生明显下降。临床材料 PCR 产物稀释 3 倍即可检测 HPV-6；人工靶标 30 pM 或 PCR 产物稀释 10 倍可产生 >10% 参考-测试位点偏差。与荧光微阵列相比，EDDA 无需靶标标记和洗涤，可直接插入 PCR 管并在数分钟内读出，适合临床诊断。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：Si 基底上光刻 32 个 70 μm×70 μm 金微电极（Au MEA），含金对电极和（伪）参比电极，Si3N4 钝化并连接 PCB 与电位计
- 锚定修饰层：捕获探针 3′ 端三 DTPA（dithiolphosphoamidite）巯基锚定在金表面，形成 Au–S 化学吸附层
- 识别元件：HPV 捕获探针（CP）固定于电极，与信号探针（SP）杂交；参考捕获探针（rCP）与参考信号探针（rSP）形成对照位点
- 信号标记物：SP 5′ 端连接 1–4 个 ferroceneacetic acid（FeAc/FcAc）氧化还原标记，靠近电极产生电流；表征用 5′ osmium 标记 CP
- 封闭/钝化层：ω-HO-undecanethiol（乙醇中）和 ω-HO-hexanethiol（缓冲液）后处理，封闭剩余金位点，降低非特异吸附和背景电容电流
- 内参比/氧化还原介质：50 nM Os(bipy)2Cl2 作为内部可逆氧化还原参比体系，用于在片参比电极电位校准
- 检测仪器：AUTOLAB12 或自制 MP-32 多通道电位计，通过 ACV/CV 读取 FcAc 氧化电流
中文摘要
本文提出电检测置换法（EDDA），一种用于医学和临床诊断的电化学生物传感器检测原理，并将其与现有微阵列技术进行比较。该传感器可集成到常规诊断自动化系统中，也可直接插入聚合酶链反应（PCR）反应管，在数分钟内检测未标记靶标扩增产物。文章重点展示了传感器组装中的关键问题，包括探针固定方法、捕获探针可及性以及对非特异性靶标吸附的抑制，这些是传感器稳健可靠性能的前提。文中还给出了人乳头瘤病毒（HPV）基因分型检测的示例结果。EDDA 基于金微电极阵列上固定的捕获探针与带氧化还原标记的信号探针杂交；当靶标扩增产物与信号探针结合时，信号探针被置换离开电极，导致氧化还原电流下降，从而实现无标记、免洗涤的核酸检测。
英文摘要
This paper introduces the electrically detected displacement assay (EDDA), a electrical biosensor detection principle for applications in medical and clinical diagnosis, and compares the method to currently available microarray technologies in this field. The sensor can be integrated into automated systems of routine diagnosis, but may also be used as a sensor that is directly applied to the polymerase chain reaction (PCR) reaction vessel to detect unlabeled target amplicons within a few minutes. Major aspects of sensor assembly like immobilization procedure, accessibility of the capture probes, and prevention from nonspecific target adsorption, that are a prerequisite for a robust and reliable performance of the sensor, are demonstrated. Additionally, exemplary results from a human papillomavirus assay are presented.