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
互补DNA（complementary DNA, cDNA）、三碱基错配DNA（mcDNA）、非互补DNA（ncDNA）；样品基质：PBS缓冲液（0.1 M，pH 7.3）中的DNA溶液
检测原理
该传感器以石墨烯糊状电极（GPE）为导电基底，表面电沉积普鲁士蓝（PB）膜并涂覆壳聚糖（Chit）膜。单链DNA探针（ssDNA）在EDC作用下通过5'端磷酸基与Chit氨基共价固定。当目标互补DNA（cDNA）加入后，与探针杂交形成双链DNA（dsDNA）。柔红霉素（daunomycin）选择性嵌入dsDNA，尤其偏好G-C碱基对，其氧化还原峰电流随dsDNA表面量增加而增大。PB作为无机电介质/电催化剂促进电子传递并降低柔红霉素氧化电位，石墨烯提高电极导电性，Chit保护PB并固定探针。差分脉冲伏安法（DPV）在约+0.368 V读取峰电流，电流与cDNA浓度对数呈线性关系。
检测灵敏度
LOD: 1.58 × 10−11 M (n = 11)；线性范围: 2.12 × 10−11 M–2.12 × 10−8 M；灵敏度斜率: 4.32（回归方程 Ip/mA = 4.32lg C/10−12 M − 4.91）；R = 0.9992
效应效果
该传感器对完全互补DNA（cDNA）响应显著，对三碱基错配DNA（mcDNA）响应较小，对非互补DNA（ncDNA）响应很低；仅孵育柔红霉素而无cDNA时几乎无电流，说明非特异性吸附影响小。重复测量标准偏差为2.83%（n=4）；在4 ℃ PBS中保存一周以上响应电流仅轻微下降。与文献中玻璃碳、碳纳米管等DNA传感器相比，其检出限1.58×10−11 M和线性范围2.12×10−11–2.12×10−8 M具有竞争力。作者认为石墨烯可替代石墨制备碳糊电极，PB与Chit协同提高灵敏度、稳定性和选择性，适用于DNA杂交检测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：石墨烯糊状电极（GPE），由石墨烯（graphene）与Nujol油（Nujol oil）混合制成，提供导电基底与电子传递通道
- 电极封装/导电连接：聚四氟乙烯管（Teflon tube）与铜线（Cu wire），容纳糊状电极并提供电接触
- 纳米材料修饰层：普鲁士蓝（PB）电沉积膜，作为电介质/电催化剂，增强电流响应并降低检测电位
- 保护层/识别固定层：壳聚糖（Chit）膜，保护PB膜并提供氨基固定探针DNA
- 识别元件：单链DNA探针（ssDNA probe），5'端磷酸基通过EDC与Chit氨基共价固定，识别互补DNA
- 信号标记物：柔红霉素（daunomycin），嵌入杂交形成的双链DNA（dsDNA），作为电化学指示剂产生峰电流
中文摘要
本研究制备了一种化学修饰石墨烯糊状电极（GPE），将适量石墨烯掺入糊状混合物中，随后在电极表面电沉积普鲁士蓝（PB）并涂覆壳聚糖（Chit）膜。该电极能够结合单链DNA（ssDNA）探针，并对互补DNA（cDNA）表现出优于普通碳糊电极的伏安响应。作者系统考察了糊状电极组成、探针DNA在Chit/PB修饰GPE上的固定时间以及1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐（EDC）对电极响应的影响，并研究了PB组装在石墨烯糊电极上的电化学行为。结果表明，石墨烯与PB的组合可增强石墨烯糊电极的电流响应；DNA杂交后，嵌入双链DNA（ds-DNA）的柔红霉素在电极表面产生显著电流变化，从而实现目标DNA的电化学检测。
英文摘要
A chemically modified graphene paste electrode was prepared by incorporating appropriate amounts of graphene in a paste mixture, followed by electrodepositing Prussian blue (PB) and coating chitosan on the electrode surface. The electrode was able to bind ssDNA, and gave a better voltammetric response for complement DNA than did ordinary carbon paste electrodes. The response of the electrode was characterized with respect to the paste composition, immobilization time of probe DNA on the chitosan and PB modified graphene paste electrode, and the effect of 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)-carbodiimide hydrochloride (EDC). The electrochemical behavior of PB assembled on the graphene paste electrode was investigated. The combination of graphene and PB can enhance the current response of the graphene paste electrode. As a consequence of DNA hybridization, a significant change in the current due to daunomycin intercalated with double-stranded DNA (ds-DNA) on the surface of the graphene paste electrode was observed.