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
靶DNA（target DNA，互补短寡核苷酸序列）；样品基质：PBS缓冲液（0.1 M，pH 7.4）
检测原理
该传感器以DenAu修饰金电极为换能界面。DenAu通过电沉积形成三维多孔树枝状结构，使有效表面积增大至平面金电极的约8.3倍，从而增加巯基探针DNA的固定量并改善其取向。探针DNA经Au-S键自组装固定后，MCH封闭非特异位点。当互补靶DNA加入时，与探针DNA杂交形成双链DNA；非互补序列不杂交。亚甲基蓝作为电化学指示剂，与单链DNA主要静电结合，与双链DNA则发生更强的嵌入和静电结合，使DPV峰电流增加。DenAu的三维结构还可降低DNA链间排斥、提高杂交效率。因此，MB的DPV电流增量随靶DNA浓度升高而增大，并在1 fM至1 nM范围内与浓度对数呈线性关系。
检测灵敏度
LOD: 1 fM (S/N = 3)；线性范围: 1 fM–1 nM；相关系数: 0.998
效应效果
该传感器对互补靶DNA选择性良好：非互补靶DNA响应与仅固定探针DNA的电极几乎相同，补充材料显示其对单碱基和双碱基错配序列有区分能力。校准曲线每点用4个独立电极；不同DenAu沉积时间下1 nM杂交的DPV电流增量分别为0.23±0.04、0.42±0.07、0.82±0.12和1.84±0.11 μA。传感器可再生6次，信号损失约18%；4 ℃保存2周后保留约91%初始响应。DenAu使表面积增大至平面金电极的约8.3倍，1 nM杂交后DPV信号增加约1.84 μA；1 fM检出限高于或可比许多纳米材料修饰电极。作者认为其适用于临床分析物等实际样品，并可扩展至蛋白和酶传感器。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：平面金电极（planar gold electrode），经0.05 μm氧化铝抛光和0.5 M H2SO4中循环伏安预处理，提供导电基底与电子转导界面。
- 纳米材料修饰层：树枝状金纳米结构（DenAu），在2.8 mM HAuCl4和0.1 M H2SO4中于-1.5 V电沉积形成，增大有效表面积约8.3倍并提供三维DNA固定位点。
- 识别元件：巯基修饰探针DNA（thiolated probe DNA，5′-SH-GCG CGA ACC GTA TA-3′），通过硫醇-金相互作用自组装固定于DenAu表面，用于与靶DNA杂交。
- 封闭/取向调节层：6-巯基己醇（MCH，1 mM），封闭非特异性吸附位点并调节探针DNA取向，提高杂交识别能力。
- 信号标记物：亚甲基蓝（MB，1 mM），作为电化学杂交指示剂，与ssDNA/dsDNA结合，杂交后结合量增加并产生DPV/CV电流信号。
- 检测介质：PBS缓冲液（0.1 M，pH 7.4），用于探针固定、杂交和信号检测；铁氰化钾/亚铁氰化钾与KCl用于CV/EIS表征。
中文摘要
本文报道了一种基于树枝状金纳米结构（DenAu）修饰电极的电化学DNA生物传感器。该电极通过将平面金电极置于2.8 mM HAuCl4和0.1 M H2SO4溶液中，在-1.5 V的强负电位下直接电沉积制备；扫描电子显微镜用于表征DenAu随时间的生长演变。以铁氰化钾/亚铁氰化钾为电化学氧化还原指示剂，循环伏安法和电化学阻抗谱被用于表征DenAu修饰电极上DNA生物传感器的整个制备过程。利用亚甲基蓝作为电化学杂交指示剂，可以清晰区分修饰电极上探针DNA的固定及其与靶DNA的杂交。DenAu修饰电极对互补靶DNA可实现1 fM的超灵敏检测，并具有从1 fM到1 nM的很宽动态检测范围。
英文摘要
In this paper, dendritic gold nanostructure (DenAu) modified electrode was obtained by direct electrodeposition of planar electrode into 2.8 mM HAuCl(4) and 0.1 M H(2)SO(4) solution under a very negative potential of -1.5 V. Scanning electron microscopy was used to characterize the growth evolution of DenAu with time. The whole DNA biosensor fabrication process based on the DenAu modified electrode was characterized by cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy methods with the use of ferricyanide as an electrochemical redox indicator. The probe DNA immobilization and hybridization with target DNA on the modified electrode could be well distinguished by using methylene blue as an electrochemical hybridization indicator. The DenAu modified electrode could realize an ultra sensitivity of 1 fM toward complementary target DNA and a very wide dynamic detection range (from 1 fM to 1 nM).