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
黄曲霉毒素M1（Aflatoxin M1，AFM1），样品基质：牛奶/乳制品（脱脂牛奶样品）
检测原理
该传感器以金电极为换能器，表面依次构建半胱胺自组装单分子层、金纳米颗粒和硫醇修饰单链DNA探针。黄曲霉毒素M1与ss-HSDNA探针发生特异性结合后，电极界面构象、电荷分布和疏水性发生变化，阻碍K3[Fe(CN)6]/K4[Fe(CN)6]氧化还原探针在电极表面的电子转移。EIS中电荷转移电阻Rct和实部阻抗Z′随AFM1浓度增加而增大，CV峰电流则相应降低。检测在50 mM pH 7磷酸盐缓冲液、35 ℃、300 rpm搅拌和0.18 V偏压下进行，以结合前后ΔZ′或Rct差值定量。该体系不依赖酶催化放大，主要依靠DNA探针识别和AuNPs界面效应实现信号转换。
检测灵敏度
线性范围: 1–14 ng/mL；回归方程: y = 113.32x + 1851.2；斜率: 113.32 Ω/(ng/mL)；R = 0.9972；R² = 0.997；标准差: ±0.36 ng/mL
效应效果
在优化条件下，传感器对1–14 ng/mL AFM1呈线性响应，各浓度重复测量标准偏差为2.45%–4.6%。6 ng/mL标准样品五次重复平均值为5.8 ng/mL，标准偏差±0.36 ng/mL，变异系数6.2%，表明重复性良好。连续制备的5个传感器线性范围均为1–14 ng/mL，R²为0.9244–0.9993，显示制备重现性可接受。脱脂牛奶加标0.4 ng/mL后，传感器测得0.428 ng/mL，回收率107%，相对偏差7%，标准偏差4.25。作者认为相比ELISA、TLC和HPLC等需提取纯化和昂贵设备的方法，该EIS-DNA传感器可用于牛奶及乳制品中AFM1的快速、实用检测；但单次阻抗谱需10–15 min，且未报告选择性、稳定性及与标准方法的系统对比。
传感器的构成
- 工作电极：金电极（Au electrode），经Al2O3抛光和Piranha清洗，作为阻抗换能器
- 自组装单分子层：半胱胺（cysteamine，10 mM，2 h），在Au表面形成SAM，调节界面电荷并辅助后续固定
- 纳米材料修饰层：金纳米颗粒（AuNPs，HAuCl4/柠檬酸钠/NaBH4法制备），增强DNA探针固定与电荷转移
- 识别元件：硫醇修饰单链DNA探针（ss-HSDNA，5′-thiol-(CH2)6-ACT GCT AGA GAT TTT CCA CAT-3′），特异性结合黄曲霉毒素M1
- 氧化还原探针：K3[Fe(CN)6]/K4[Fe(CN)6]（5 mM，1:1，0.1 M KCl），作为EIS/CV电子转移指示剂
- 孵育介质：50 mM pH 7磷酸盐缓冲液，用于黄曲霉毒素M1与DNA探针结合
中文摘要
本研究构建并应用了一种用于检测黄曲霉毒素M1的新型DNA生物传感器。为固定可特异性结合黄曲霉毒素M1的硫醇修饰单链DNA探针，在金电极上依次制备半胱胺自组装单分子层和金纳米颗粒，形成层状界面结构。利用电化学阻抗谱和循环伏安法监测半胱胺、金纳米颗粒及单链DNA的组装过程，并以K3[Fe(CN)6]/K4[Fe(CN)6]溶液作为氧化还原探针进行电化学测量。该生物传感器以电荷转移电阻变化作为检测信号，对黄曲霉毒素M1在1–14 ng/mL浓度范围内呈线性响应，标准偏差为±0.36 ng/mL。最后，将该传感器应用于一系列真实牛奶样品分析，表明其可用于牛奶及乳制品中黄曲霉毒素M1的快速、实用和准确检测。
英文摘要
The present work describes the construction and application of a new DNA biosensor for detection of aflatoxin M1. In order to immobilize a thiol-modified single stranded DNA (ss-HSDNA) probe that specifically bound aflatoxin M1, a self-assembled monolayer of cysteamine and gold nanoparticles on the SAM were prepared on gold electrodes, layer-by-layer. The assembly processes of cysteamine, gold nanoparticles, and ss-HSDNA were monitored with the help of electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and cyclic voltammetry (CV) techniques. K3[Fe(CN)6]/K4[Fe(CN)6] solution was used as a redox probe for electrochemical measurements. The biosensor provided a linear response to aflatoxin M1 over the concentration range of 1-14 ng/mL with a standard deviation of ±0.36 ng/mL. Finally, the biosensor was applied to a series of real milk samples.