组成图示
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传感器类型
量子点生物传感器
检测对象
单碱基突变DNA寡核苷酸（single-base mutated DNA oligonucleotides, C5/C6/C7/C8），样品基质为杂交缓冲液（20 mM Tris-HCl、50 mM KCl、5 mM MgCl2，pH 8.0）
检测原理
QD-MB探针为茎环结构，QD为荧光团，BHQ2为淬灭剂。未杂交时茎环使QD与BHQ2靠近，发生FRET，QD荧光被淬灭；当靶DNA与MB环区完全互补时，杂交打开茎环，QD与BHQ2距离增大，荧光恢复。若靶DNA存在单碱基突变，MB不能稳定杂交，荧光不恢复且迁移行为不变。CE中，QD-MB与杂交产物QD-MB-target因电荷/质量比不同而分离，杂交产物迁移时间更短；荧光显微镜在毛细管检测窗口激发并收集QD荧光，光纤光谱仪记录电泳图。靶DNA浓度增加时，未杂交QD-MB峰降低，杂交产物峰增强，据此判定突变位点并反映靶DNA浓度变化。CE分离消除未杂交探针背景，提高灵敏度。
检测灵敏度
LOD: 16.2 pg (14 nM)
效应效果
该CE辅助QD-MB方法对互补靶DNA具有单碱基分辨能力，单碱基突变靶标不产生杂交峰，CE分离未杂交探针可消除假阳性。目标DNA检测灵敏度达16.2 pg（14 nM），明显优于文献中8 ng的QD-MB检测限；样品消耗约0.12 μL。探针4°C避光保存1个月内使用。与Affymetrix SNP芯片相比，该方法具有灵敏度高、样品消耗低、成本低、操作和样品制备简单等优势，但芯片可同时检测超过180万SNPs，而CE同时检测数目受多色QD-MB分离分辨率限制。作者认为其可用于SNP分析和高灵敏度DNA检测。
传感器的构成
- 分离通道：未涂层熔融石英方形毛细管（75 μm I.D., 365 μm O.D.），作为CE毛细管通道。
- 通道修饰：聚酰胺（PAA）涂层，抑制电渗流（EOF）和样品吸附。
- 电泳介质：25 mM Na2B4O7（pH 9.0）运行缓冲液，提供CE分离电场环境。
- 纳米信号标记：CdTe量子点（QDs），585 nm（Cys包覆）和650 nm（GSH包覆）发射，作为荧光团。
- 识别元件：分子信标（MB1/MB2），茎环DNA探针，环区分别识别靶DNA C5的G位和T位。
- 信号淬灭剂：Black Hole Quencher 2（BHQ2），连接于MB 3′端，未杂交时淬灭QD荧光。
- 偶联/连接层：EDC和Sulfo-NHS活化QD羧基形成酰胺键，或QD-链霉亲和素（streptavidin）与生物素MB2结合。
- 读出系统：倒置荧光显微镜、100 W汞灯、BP 420±20 nm激发滤光片、DM 455、BA 474 nm发射滤光片和QE65000光纤光谱仪，记录荧光电泳图。
中文摘要
本文报道了一种基于量子点-分子信标（QD-MB）探针的毛细管电泳（CE）方法，用于同时检测双单碱基突变。作者利用发射波长分别为585 nm和650 nm的CdTe量子点，分别通过酰胺键共价偶联和链霉亲和素-生物素相互作用，与具有不同DNA寡核苷酸序列的分子信标连接，构建两种QD-MB探针。分子信标呈茎环结构，量子点作为荧光团，3′端连接BHQ2淬灭剂；未杂交时量子点荧光被淬灭，与互补靶DNA杂交后茎环打开，荧光恢复。CE用于监测QD-MB探针与不同DNA靶标的杂交，结果表明两种探针可特异性识别各自互补序列，并具备单碱基分辨能力。CE中目标DNA识别灵敏度达16.2 pg。进一步利用两种QD-MB探针在CE中成功实现给定DNA寡核苷酸中双单碱基突变的同步检测。该CE辅助QD-MB生物传感器为多重单碱基突变同步检测提供了新途径，具有单核苷酸多态性（SNP）分析和高灵敏度DNA检测潜力。
英文摘要
Here a novel capillary electrophoresis (CE) for simultaneous detection of dual single-base mutations using quantum dot-molecular beacon (QD-MB) probe is described. Two QD-MB probes were designed using 585 and 650-nm emitting CdTe QDs which were covalently conjugated to MBs with different DNA oligonucleotide sequences by amide linkage and streptavidin-biotin binding, respectively. The hybridizations of QD-MB probes with different DNA targets were then monitored by CE, and results indicated that the two QD-MB probes specifically hybridized with their complementary DNA sequences, respectively. Target DNA identification was observed to have a high sensitivity of 16.2 pg in CE. Furthermore, the simultaneous detection of dual single-base mutations in a given DNA oligonucleotide was successfully achieved in CE using above two QD-MB probes. This novel CE-assisted QD-MB biosensor offers a promising approach for simultaneous detection of multiple single-base mutations, and exhibits potential capability in the single nucleotide polymorphism (SNP) analysis and high-sensitivity DNA detection.