组成图示
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传感器类型
电化学发光(ECL)生物传感器
检测对象
铅离子（lead ion, Pb2+）；样品基质：tris-acetate 缓冲溶液（模拟样品）
检测原理
传感器以 17E′ DNAzyme 为识别元件，17DS 为可切割底物，Ru1 为 ECL 发光标记。构建时 Ru1-17E′ 共价固定于 4-ABA/GE，17DS 杂交形成双链，使 Ru1 远离电极，ECL 基线较低。加入 Pb2+ 后，Pb2+ 与 17E′·17DS 复合物结合，激活 DNAzyme 的催化活性，在 rA 位点水解切割 17DS；切割产物脱离电极，双链解离为柔性单链，Ru1 向电极表面靠近，电子转移效率提高。在 +1.35 V 恒电位下，Ru1^2+ 被氧化为 Ru1^3+，TPA 被氧化生成 TPA•，二者反应生成激发态 Ru1^2+*，退激发射 ECL 光。Pb2+ 浓度越高，切割越多，Ru1 靠近电极越多，ECL 峰强增量 ΔI 越大，实现信号增强型检测。
检测灵敏度
LOD: 1.4 pM；线性范围: 5.0–80 pM；灵敏度斜率: 6.65（回归方程 S = 6.65 C + 41.4，C 单位 pM）；R = 0.9954
效应效果
传感器对 Pb2+ 选择性良好：20 nM Cu2+、Zn2+、Mn2+、Co2+、Ca2+、Hg2+、Fe3+ 响应接近空白，远低于 0.2 nM Pb2+。稳定性方面，+1.35 V 连续 32 次检测 RSD 为 6.0%；室温保存 3 天后对 0.06 nM Pb2+ 响应保持 95.7%。再生后空白信号平均 304（RSD 2.8%），接近初始 281；0.2 nM Pb2+ 信号平均 920（RSD 1.0%），接近 955，恢复率 91%，高于荧光 DNAzyme 的 81%。LOD 1.4 pM 低于 signal-off ECL 的 11 pM。未报告实际样品回收率，作者认为可用于痕量 Pb2+ 分析并扩展至其他金属离子。
传感器的构成
- 基底/换能器：石墨电极（GE），作为工作电极提供电子转移与 ECL 激发界面。
- 修饰层：4-氨基苯甲酸（4-ABA），电化学修饰于 GE 表面，提供羧基用于共价偶联 DNAzyme。
- 封闭层：乙醇胺（ethanolamine），封闭 4-ABA 表面未反应活性位点，降低非特异结合。
- 识别元件：5'-氨基 DNAzyme 17E′（17E′），识别 Pb2+ 并在其存在下催化切割底物。
- 信号标记：钌配合物 Ru1（ruthenium bis(2,2′-bipyridine)(2,2′-bipyridine-4,4′-dicarboxylic acid)-ethylenediamine），共价标记于 17E′ 3′端，作为 ECL 发光探针。
- 底物/识别辅助：DNA 底物 17DS（含核糖腺苷 rA），与 Ru1-17E′ 杂交形成双链，被 Pb2+ 激活的 DNAzyme 切割。
- 电子供体/共反应剂：三正丙胺（TPA），在恒电位下氧化生成 TPA•，与氧化态 Ru1 反应产生激发态 Ru1^2+* 并发光。
中文摘要
本文报道了一种基于 DNAzyme 的高重现性、高灵敏度信号增强型电化学发光（ECL）生物传感器，用于铅离子（Pb2+）检测。该传感器通过共价偶联 5'-氨基 DNAzyme（17E′）与钌配合物 Ru1（ruthenium bis(2,2′-bipyridine)(2,2′-bipyridine-4,4′-dicarboxylic acid)-ethylenediamine）形成的 Ru1-17E′ 探针到 4-氨基苯甲酸（4-ABA）修饰的石墨电极表面构建；随后，含核糖腺苷的 DNA 底物 17DS 与电极上的 Ru1-17E′ 杂交形成双链 DNA。无 Pb2+ 时，双链 DNA 保持刚性构象，使 Ru1 远离电极表面，ECL 信号较低；Pb2+ 结合 Ru1-17E′ 形成复合物后催化切割 17DS，双链解离为柔性单链，使 Ru1 靠近电极，ECL 信号显著增强。在 5.0–80 pM 范围内，信号与 Pb2+ 浓度呈线性关系，检出限为 1.4 pM，相对标准偏差为 2.3%。结果表明，采用钌标记 DNAzyme 作为 ECL 探针并通过共价偶联构建传感器，具有高灵敏度、良好稳定性和显著再生能力，是 Pb2+ 检测的有前景策略。
英文摘要
A highly reproducible and sensitive signal-on electrogenerated chemiluminescence (ECL) biosensor based on the DNAzyme for the determination of lead ion was developed. The ECL biosensor was fabricated by covalently coupling 5'-amino-DNAzyme-tagged with ruthenium bis (2,2'-bipyridine) (2,2'-bipyridine-4,4'-dicarboxylic acid)-ethylenediamine (Ru1-17E') onto the surface of graphite electrode modified with 4-aminobenzoic acid, and then a DNA substrate with a ribonucleotide adenosine hybridized with Ru1-17E' on the electrode. Upon binding of Pb(2+) to the Ru1-17E' to form a complex which catalyzed the cleavage of the DNA substrate, the double-stranded DNA was dissociated and thus led to a high ECL signal. The signal linearly increases with the concentration of Pb(2+) in the range from 5.0 to 80 pM with a detection limit of 1.4 pM and a relative standard derivation of 2.3%. This work demonstrates that using DNAzyme tagged with ruthenium complex as an ECL probe and covalently coupling method for the fabrication of the ECL biosensor with high sensitivity, good stability and significant regeneration ability is promising approach.