组成图示
点击图片查看大图 · 依据论文自动绘制
传感器类型
电化学发光(ECL)生物传感器
检测对象
汞离子（Hg2+）；样品基质：水样/饮用水（10 μL样品溶液，实际水样加标）
检测原理
该传感器以T5修饰的金电极为基底。样品中的Hg2+与电极表面T5及功能寡核苷酸FO中的T5区段特异性形成T–Hg2+–T金属碱基对，使携带16 bp ds-DNA嵌入段的FO被固定到电极表面。Ru(phen)3 2+预先嵌入FO的ds-DNA区段，作为ECL发光探针；ds-DNA微环境可促进三丙胺（TPA）氧化。在0.1 M PBS（pH 7.5）含20 mM TPA体系中，对电极进行0–1.25 V电化学扫描时，Ru(phen)3 2+被氧化并与TPA氧化产物发生ECL反应，产生发光信号。Hg2+浓度越高，电极表面引入的Ru(phen)3 2+探针越多，ECL信号越强，因此呈“开启型”响应。
检测灵敏度
LOD: 20 pM (4 ng Hg2+ L−1)；浓度响应范围: 50 pM–10 nM
效应效果
该传感器对Hg2+具有极高选择性：10 mM的Cd2+、Cu2+、Mn2+、Ag+、Zn2+等竞争离子产生的ECL信号均低于0.5 nM Hg2+信号的三分之一，选择性至少为竞争离子的20 000倍；在1 mM竞争离子存在下，0.5和1 nM Hg2+的响应与无干扰时相近，无需螯合剂即可用于复杂溶液。重现性良好，RSD为2.1%（n=6）。实际水样加标回收率为95.2%–104%，与CV-AAS结果一致。每次检测仅需10 μL样品，无需复杂化学合成，适合现场快速分析，并可扩展至其他金属离子检测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：金电极（Au electrode），提供导电基底并固定T5寡核苷酸。
- 识别捕获层：T5寡核苷酸（T5）修饰Au电极，与样品中Hg2+及FO的T5区段形成T–Hg2+–T结构。
- 功能识别探针：功能寡核苷酸（FO），含T5识别段和16 bp双链DNA（ds-DNA）嵌入段，用于捕获Hg2+并携带ECL探针。
- 预形成双链：A5寡核苷酸与FO的T5识别段预形成A–T双链，避免Hg2+同时连接两个FO。
- 信号标记物：三(1,10-菲啰啉)合钌(II)（Ru(phen)3 2+）嵌入FO的ds-DNA段，作为ECL发光探针。
- 电子供体/共反应物：三丙胺（TPA，20 mM）在0.1 M磷酸盐缓冲液（PBS，pH 7.5）中作为ECL共反应物。
- 读出介质：0.1 M PBS（pH 7.5）含TPA，用于0–1.25 V电化学扫描下记录ECL信号。
中文摘要
本文报道了一种用于在飞摩尔水平检测汞离子（Hg2+）的“开启型”电化学发光（ECL）生物传感器。该传感器基于胸腺嘧啶–Hg2+–胸腺嘧啶（T–Hg2+–T）金属碱基对的形成以及三(1,10-菲啰啉)合钌(II)（Ru(phen)3 2+）嵌入双链DNA（ds-DNA）的过程。作者设计了一种功能寡核苷酸（FO），其包含用于识别Hg2+的T5区段和可嵌入Ru(phen)3 2+的16 bp ds-DNA区段；A5寡核苷酸预先与FO的T5区段形成A–T双链，以避免Hg2+同时连接两个FO。检测时，将10 μL样品与5 μL FO/Ru(phen)3 2+复合物滴加到T5修饰的金电极上，Hg2+诱导T–Hg2+–T结构形成，使Ru(phen)3 2+探针被引入电极表面。在含20 mM三丙胺（TPA）的0.1 M PBS（pH 7.5）中，于0–1.25 V扫描下产生与Hg2+浓度相关的ECL信号。该传感器检出限为20 pM（约0.2 fmol或1.2×10^8个Hg2+离子），对Hg2+的选择性比竞争金属离子高约20 000倍，且仅需10 μL样品，适合现场分析。
英文摘要
A well-designed oligonucleotide functionalized for Hg(2+) identification and Ru(phen)(3)(2+) intercalation is used to develop a "turn-on" electrochemiluminescent (ECL) biosensor for the determination of Hg(2+) in a drop (10 μL) of sample.