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
电化学生物传感器
检测对象
禽流感病毒N1基因目标DNA（avian influenza virus N1 gene target DNA）；样品基质：缓冲液/溶液（原文未报道血清、尿液等实际样品基质）
检测原理
金电极表面自组装巯基化PNA捕获探针和巯基十一醇。目标DNA与PNA探针杂交形成双链DNA后，EDOT-ND-Os通过平面ND嵌入碱基对之间，并因Os(bpy)2正电荷与DNA静电作用而富集。直接检测时，Os2+/Os3+氧化还原峰电流随杂交量增加，但信号弱。放大检测时，先在0.1 M LiClO4中循环电位使表面EDOT-ND-Os电聚合形成PEDOT核；随后在5 mM EDOT-OH溶液中0.9 V恒电位120 s沉积PEDOT。互补目标产生更多成核位点，PEDOT膜更厚，氧化还原电流更大；非互补或错配目标成核少，背景低，因此电流对比度随目标特异性杂交程度提高。
检测灵敏度
LOD: around 100 pM（直接检测）；放大法最低可检测浓度: 20 pM；对比度: >100-fold
效应效果
该传感器采用PNA捕获探针降低阳离子嵌入剂的非特异结合，并消除DNA探针与目标之间的负电荷排斥，提高杂交效率。直接电化学检测中，20 pM互补目标与空白、100 pM非互补及2碱基错配目标之间的电流差异有限；100 pM互补目标信号仅约为非互补目标的4倍，电流约10 nA。经PEDOT电聚合放大后，互补与非互补目标的电流对比度提高100倍以上，20 pM目标可被满意检测，且使用较不敏感的循环伏安法即可实现。作者指出，过高电位或延长聚合时间会增加背景、降低对比；该方法结合廉价便携电化学仪器，有望用于即时诊断。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：金电极（Au electrode），提供自组装表面和电化学换能。
- 自组装修饰层：巯基十一醇（mercaptoundecanol, MUA）与PNA探针共自组装，形成有序界面并降低非特异吸附。
- 识别元件：巯基化肽核酸捕获探针（thiol-functionalized PNA capture probe, 5'-TTTGAGTCTGTTGCTTGG），特异性结合禽流感N1目标DNA。
- 杂交层：互补目标DNA（target DNA, 5'-CCAAGCAACAGACTCAAA），与PNA探针形成双链DNA。
- 嵌入/信号前驱体：EDOT-ND-Os（萘二酰亚胺-EDOT-Os(bpy)2配合物），嵌入双链DNA并提供Os2+/Os3+氧化还原信号及电聚合核。
- 导电聚合物放大层：PEDOT（聚3,4-乙烯二氧噻吩），由EDOT-ND-Os电聚合及EDOT-OH（含羟基的EDOT单体）沉积形成，放大电流。
- 电解质与单体：0.1 M LiClO4水溶液及5 mM EDOT-OH，提供离子导电环境和PEDOT生长单体。
中文摘要
本文设计并合成了一类兼具双链DNA嵌入功能与电活性单体结构的双功能分子，包括对称的EDOT-ND-EDOT和非对称的EDOT-ND-Os，其中ND为萘二酰亚胺，EDOT为3,4-乙烯二氧噻吩，Os为Os(bpy)2配合物。UV-Vis和循环伏安结果表明，EDOT-ND-Os可与双链DNA发生嵌入，并保留Os2+/Os3+氧化还原活性。在金电极上自组装巯基化PNA捕获探针和巯基十一醇后，目标DNA杂交形成双链结构，EDOT-ND-Os嵌入其中。直接电化学检测Os氧化还原信号灵敏度有限，检出限约100 pM；随后利用表面EDOT-ND-Os作为电聚合核，并在EDOT-OH存在下恒电位生长PEDOT，可显著放大电流。放大后互补与非互补目标对比度提高100倍以上，20 pM目标可被满意检测，为低成本便携式DNA检测提供新策略。
英文摘要
Efficient DNA intercalators comprising naphthalene diimide grafted with ethylenedioxythiophene monomer were successfully designed, synthesized and applied to mediate/promote conducting polymer growth electrochemically on biosensor electrodes for direct and amplified DNA detection.