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
淋病奈瑟菌 opa 基因DNA（Neisseria gonorrhoeae opa gene DNA）、淋病奈瑟菌基因组DNA（N. gonorrhoeae genomic DNA）；样品基质：基因组DNA溶液、尿道/宫颈拭子临床样本、脓液加标样本。
检测原理
金电极表面通过Au-SH共价键固定靶向淋病奈瑟菌 opa 基因的巯基化单链DNA探针，MCH封闭裸露金表面并促进探针直立，减少非特异吸附。当样品中存在互补靶DNA时，与表面探针杂交形成双链DNA(dsDNA)。亚甲基蓝(MB)作为电活性指示剂，优先与单链DNA暴露的鸟嘌呤结合；杂交后双链结构限制MB结合/嵌入，使MB氧化峰电流下降。采用差分脉冲伏安法(DPV)在PBS中监测MB氧化电流，电流随靶DNA浓度增加而降低，对数浓度范围内线性。opa为多拷贝基因，提高基因组DNA检测灵敏度。
检测灵敏度
LOD: 1.0 × 10−18 M；线性范围: 1.0 × 10−6 M–0.5 × 10−18 M；灵敏度斜率: −0.6 (IµA = −0.6 × log[target DNA concentration] −3.5)；R = 0.983。基因组DNA: LOD: 0.00078 ng/µL；线性范围: 0.00078 ng/µL–0.2 ng/µL；灵敏度斜率: −2.94 (IµA = −2.94 × ln[genomic DNA concentration] + 3.7)；R = 0.979；可检测600 copies of DNA。
效应效果
传感器对淋病奈瑟菌具有高度序列特异性：互补靶DNA使MB氧化电流下降67%，单碱基错配仅下降29%，人DNA无杂交；对E. coli、N. sicca、S. aureus、K. pneumoniae DNA无显著信号变化。可检测淋病奈瑟菌培养物、脓液加标样本和男性患者尿道拭子样本。电极可用0.1 M NaOH处理5 min再生，第10次使用后MB氧化电流损失约20%。杂交时间60 s，可检测600 copies DNA。相比培养法14–72 h和PCR需专业人员/成本较高，该电化学DNA传感器具有快速、低成本、适合筛查的潜力。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：金电极(Au plate, 0.25 cm²)，经丙酮、乙醇和Piranha刻蚀液清洗，提供导电表面和Au-SH共价锚定位点。
- 识别元件：5′-巯基化20碱基寡核苷酸探针(thssDNA, 5′-SH-CCGGTGCTTCATCACCTTAG-3′)，特异性靶向淋病奈瑟菌 opa 基因，通过SH-Au键自组装固定。
- 封闭剂：6-巯基-1-己醇(MCH, 1 mM, 2 h)，封闭裸露金表面，置换非共价/非特异性DNA吸附，使探针DNA更直立并降低非特异结合。
- 信号标记物：亚甲基蓝(MB, 20 μM)，电活性DNA杂交指示剂，与单链DNA暴露鸟嘌呤结合并在DPV中产生氧化电流。
- 电解液：磷酸盐缓冲液(PBS, 0.05 M, pH 7.0, 0.9% NaCl)，提供离子环境；[Fe(CN)6]3−/4− (5 mM)用于CV/EIS表征。
- 电化学测量系统：铂对电极(Pt)和Ag/AgCl参比电极，与金工作电极组成三电极体系，用于DPV/CV/EIS读出。
中文摘要
本文报道了一种基于自组装单层的序列特异性电化学性传播疾病传感器，用于检测淋病。以特异性靶向淋病奈瑟菌 opa 基因的巯基化DNA探针通过硫醇-金键固定在金电极表面，形成 thssDNA-Au 生物电极；使用6-巯基-1-己醇(MCH)作为封闭剂，使探针DNA在表面呈较直立构象，减少非特异性吸附并促进杂交。以亚甲基蓝(MB)为电活性杂交指示剂，采用差分脉冲伏安法(DPV)监测MB氧化峰电流。结果显示，互补靶DNA杂交后MB峰电流显著下降，传感器检出限为1.0×10−18 M，动态范围从1.0×10−6 M到0.5×10−18 M，杂交时间60 s。对淋病奈瑟菌基因组DNA、临床患者样本、非淋病奈瑟菌奈瑟菌属及革兰阴性菌DNA的测试表明，该传感器对淋病奈瑟菌具有良好序列特异性，可用于淋病快速筛查。
英文摘要
A sequence-specific electrochemical sexually transmitted disease (STD) sensor based on self-assembled monolayer of thiolated DNA probe specific to target opa gene for detection of Gonorrhoea, a sexually transmitted disease has been fabricated. 6-Mercapto-1-hexanol (MCH) has been used as a blocking agent to facilitate oligos "stand" up at the surface, a configuration favoring subsequent DNA hybridization and to repel non-specific adsorption of undesired DNA. The results of differential pulse voltammetric studies of this STD sensor reveal low detection limit (1.0 × 10(-18)M) and a wide dynamic range (from 1.0 × 10(-6)M to 0.5 × 10(-18)M) arising due to the stable hybridization using methylene blue as an electro-active DNA hybridization indicator. The experimental results with genomic DNA, clinical patient sample of Neisseria gonorrhoeae, culture of non-N. gonorrhoeae Neisseria species (NgNS) and gram negative bacteria indicate that the fabricated sensor is specific to this STD.