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
L-组氨酸（L-histidine）；样品基质：人工生理基质（含NaCl、BSA，pH 5.5）及加标样品，文中讨论血清需稀释
检测原理
该传感器采用信号开启式电化学检测。金电极经HDT自组装和AuNPs修饰后，DNAzyme双链通过催化链3′末端巯基固定。无L-组氨酸时，双链构象较刚性，5′端二茂铁远离电极，电子传递受距离限制，法拉第电流很小。L-组氨酸作为辅因子结合并激活DNAzyme，使含单个固定核糖腺苷rA的底物链发生自切割，双链解离，携带二茂铁的催化链折叠靠近电极。依据Marcus电子传递理论，二茂铁与电极距离缩短后电子传递效率提高，SWV氧化峰电流随L-组氨酸浓度增加而增大。AuNPs增大电极有效面积并加速电子传递，从而降低检出限。
检测灵敏度
LOD: 1 nM（裸金电极）；线性范围: 1 nM–10 μM；R = 0.98775。LOD: 0.1 pM（AuNP修饰电极）；线性范围: 0.1 pM–50 nM。
效应效果
该传感器对L-组氨酸选择性高，1 mM胱氨酸和缬氨酸混合无显著干扰；1 mM D-组氨酸无信号，1 nM L-组氨酸产生明显响应，手性选择性优异。重现性良好，裸金电极RSD为0.2%–1.6%（n=3），AuNP修饰电极RSD为0.1%–0.5%（n=3）。28 s内达到98%信号变化，30 s内完成测量。人工生理基质加标回收率为97.772%、99.608%、99.393%和99.574%（5 nM、50 nM、0.5 μM、5 μM）。AuNP修饰使有效面积增大2.8倍、DNAzyme装载量提高6.5倍，检出限降低4个数量级，优于既往电化学手性分析。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：金电极（Au electrode），作为工作电极，提供电子传递界面
- 自组装单层：1,6-己二硫醇（HDT）自组装单层，修饰金电极表面，提供巯基锚定位并调控界面电子传递
- 纳米材料修饰层：约15 nm金纳米颗粒（AuNPs），通过HDT固定于金电极，增大有效表面积并加速电子传递
- 识别元件：L-组氨酸依赖性自切割DNAzyme双链复合物，由催化链DNA(2)与含单个固定核糖腺苷rA的底物链DNA(1)杂交形成，3′末端巯基化学吸附于AuNPs
- 信号标记物：二茂铁（ferrocene, FC），连接于催化链DNA(2)的5′端，作为氧化还原探针，在DNAzyme切割后靠近电极产生法拉第电流
中文摘要
本文报道了一种基于高特异性L-组氨酸依赖性DNAzyme的快速电化学生物传感器，用于检测L-组氨酸。含有单个固定核糖腺苷的DNA在L-组氨酸存在下发生自切割，使二茂铁标记物能够向电极传递电子。双链DNA复合物通过3′末端巯基化学吸附于金电极。该传感器信号在1 nM至10 μM范围内线性，R=0.98775。为提高信号强度，将金纳米颗粒锚定在预先用1,6-己二硫醇自组装单层修饰的金电极表面。经金纳米颗粒修饰后，L-组氨酸检出限降至0.1 pM，并在0.1 pM至50 nM范围内呈良好线性关系。该生物传感器对L-组氨酸具有高特异性，不受其他氨基酸干扰，并表现出优异的L-组氨酸手性选择性。该传感器方案具有合理选择性、快速响应和操作简便性，适用于实际样品检测。
英文摘要
Herein, a rapid electrochemical biosensor for L-histidine based on highly specific, L-histidine-dependent DNAzymes is described. DNA with a single, sessile ribo-adenine, self-cleaves in the presence of L-histidine, allowing a ferrocene tag to transfer electrons to the electrode. The double-stranded DNA complex was chemi-absorbed to a gold electrode via a 3' terminal thiol. The signal of this proposed sensor is linear over the range, 1 nM to 10 μM, with R=0.98775. To improve signal intensity, gold nanoparticles were anchored to a gold electrode surface which had been previously modified with self-assembled monolayers of 1,6-hexanedithiol. With gold nanoparticle modification, a lower detection limit of 0.1 pM L-histidine and a good linear relationship over the range, 0.1 pM to 50 nM were obtained. The proposed biosensor presents high specificity for L-histidine, is not affected by the presence of other amino acids, and demonstrates excellent enantio-selectivity toward L-histidine. This proposed sensor protocol offers reasonable selectivity, rapid speed, and operational convenience for real sample assays.