组成图示
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传感器类型
荧光生物传感器
检测对象
双链DNA（dsDNA，SV40 4424–4440 gp6 同嘧啶/同嘌呤片段）；样品基质：PBS缓冲液（10 mM，pH 6.5，100 mM NaCl）中的合成dsDNA溶液
检测原理
FAM标记的柔性ssDNA探针P1可吸附于GO表面，使FAM染料靠近GO并通过荧光共振能量转移（FRET）被淬灭。加入目标dsDNA后，P1与SV40 4424–4440 gp6区的同嘧啶/同嘌呤双链片段通过Hoogsteen氢键形成C+·GC和T·AT三链DNA。三链结构刚性增强，使P1从GO表面脱附，FAM远离GO，荧光恢复。目标dsDNA浓度越高，形成三链并脱附的P1越多，520 nm荧光增强越大。精胺用于中和负电荷并稳定三链，pH 6.5有利于C碱基质子化。最终通过荧光分光光度计读取荧光差值DI实现定量。
检测灵敏度
LOD: 14.3 nM；线性范围: 40.0–260 nM；回归方程: DI = 0.173C + 1.85 (C: nM)；R^2 = 0.9970
效应效果
在优化条件下，200 nM目标dsDNA的相对标准偏差为1.13%，表明重现性良好。序列选择性方面，目标dsDNA的荧光差值DI为50.75，单碱基对替换的R1为32.27，双碱基对替换的R2为19.74；CD光谱中210 nm负Cotton效应也随错配增加而减弱，证明方法能区分单碱基错配。论文未报告实际生物样品加标回收率，也未与ELISA、HPLC或qPCR等现有方法直接对比。作者认为该GO平台荧光法成本低、速度快、可识别天然状态dsDNA，有望用于SV40等病毒基因组及遗传/病原疾病的直接检测。
传感器的构成
- 纳米材料平台/换能界面：氧化石墨烯（GO），作为溶液相荧光淬灭平台，吸附FAM标记ssDNA并通过荧光共振能量转移（FRET）淬灭荧光
- 识别元件：FAM标记单链DNA探针P1（5'-TTTTTTCTTCTCTTTCC-FAM-3'），与目标dsDNA同嘧啶/同嘌呤区形成三链DNA
- 信号标记物：FAM荧光染料（6-羧基荧光素），标记于P1的3'端，脱附后荧光恢复
- 辅助稳定剂：精胺（spermine），中和DNA负电荷并稳定三链DNA结构
- 缓冲介质：PBS缓冲液（10 mM，pH 6.5，100 mM NaCl），维持三链形成与GO吸附/脱附条件
- 检测读出：荧光分光光度计（RF-5301PC），激发480 nm、发射520 nm读取荧光强度
中文摘要
本文基于染料标记单链DNA与双链DNA的杂交，开发了一种以氧化石墨烯（GO）为平台的荧光生物传感器，用于序列特异性识别双链DNA（dsDNA）。FAM标记的单链DNA（ssDNA）吸附于GO表面时，其荧光被GO通过荧光共振能量转移淬灭。加入目标dsDNA后，SV40病毒T抗原基因4424–4440（gp6）区的同嘧啶/同嘌呤双链片段与染料标记探针形成三链DNA，使探针构象由柔性单链变为刚性三链结构并从GO表面脱附，从而恢复FAM荧光。在优化条件下，荧光增强强度与目标dsDNA浓度在40.0–260 nM范围内呈线性关系，检出限为14.3 nM，并表现出良好的序列选择性。该方法为直接识别天然状态dsDNA及潜在遗传或病原疾病诊断提供了低成本、快速、序列特异的方法。
英文摘要
A fluorescent biosensor for sequence-specific recognition of double-stranded DNA (dsDNA) was developed based upon the DNA hybridization between dye-labeled single-stranded DNA (ssDNA) and double-stranded DNA. The fluorescence of FAM-labeled single-stranded DNA was quenched when it adsorbed on the surface of graphene oxide (GO). Upon addition of the target dsDNA, a homopyrimidine·homopurine part of dsDNA on the Simian virus 40 (SV40) (4424-4440, gp6), hybridization occurred between the dye-labeled DNA and the target dsDNA, which induced the dye-labeled DNA desorbed from the surface of GO, and turned on the fluorescence of the dye. Under the optimum conditions, the enhanced fluorescence intensity was proportional to the concentration of target dsDNA in the range 40.0-260 nM, and the detection limit was found to be 14.3 nM alongside the good sequence selectivity.