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
Ramos癌细胞（Ramos cells，人Burkitt淋巴瘤B细胞）；样品基质为RPMI 1640细胞培养基/PBS细胞悬液及加标复杂样品。
检测原理
该ECL检测以适配体识别癌细胞为核心。巯基化适配体固定于电极或磁性微珠表面，并与负载于树状大分子/CdSe-ZnS量子点纳米簇上的探针DNA杂交。当Ramos靶细胞结合适配体时，适配体/探针DNA双链解离，量子点探针释放或转移至电极，引起ECL信号变化。ECL产生机制为：CdSe-ZnS量子点在阴极获得电子形成自由基阴离子，过硫酸根（S2O8^2-）同时还原生成硫酸根自由基，二者反应形成激发态量子点并退激发光。树状纳米簇负载大量量子点，显著放大发光；DNA装置循环放大利用缺口内切酶Nb.BbvCI反复切割探针，使少量靶细胞引发多次信号探针释放，从而降低检出限。
检测灵敏度
LOD: 210 cells mL−1 at 3σ；线性范围: 400–10 000 cells mL−1；ΔIECL = 2769.6 Log C − 5868.3；R2 = 0.996。LOD: 162 cells mL−1 at 3σ；线性范围: 300 to 4000 cells mL−1。LOD: 68 cells mL−1 at 3σ；线性范围: 100 to 4000 cells mL−1。
效应效果
该ECL方法对Ramos靶细胞与CEM对照细胞区分良好：signal-on体系中1000 cells mL−1靶细胞信号显著高于对照；DNA循环放大体系中2000 cells mL−1 CEM细胞响应接近空白，随机DNA无显著变化。重复性方面，500 cells mL−1五次平行RSD为6.3%，800 cells mL−1五次平行RSD为5.1%。在含等量靶细胞与对照细胞的复杂样品及实际样品中，对照细胞未引起明显干扰，选择性良好。作者认为该方法灵敏、选择性好、成本低、操作简便，可用于癌细胞早期准确检测。
传感器的构成
- 工作电极：金圆盘电极（Au disk working electrode），作为ECL换能器与电子传导基底
- 导电修饰层：PDCNTs（PDDA/CNTs，聚二甲基二烯丙基氯化铵/多壁碳纳米管）修饰，增强导电性与表面负载
- 纳米颗粒层：金纳米颗粒（GNPs/Au NPs）吸附于PDCNTs表面，增强电子转移并固定适配体
- 识别元件：巯基化适配体（thiolated aptamer）固定于Au NPs，特异性识别Ramos癌细胞
- 封闭剂：甲硫醇（MCH）封闭未占据金表面，降低非特异性吸附
- 信号探针：树状大分子纳米簇/CdSe-ZnS量子点-DNA探针（PAMAM NCs/CdSe-ZnS QDs-DNA probe），含大量QDs放大ECL信号
- 条形码/探针DNA：生物条形码DNA（bbc-DNA）与探针DNA（p-DNA）共价连接于QD NCs，与适配体杂交并避免交叉反应
- 共反应物：过硫酸钾（K2S2O8，S2O8^2-）在PBS/KCl中产生硫酸根自由基，与QD反应产生ECL
中文摘要
本文首次制备了新型树状大分子/CdSe-ZnS量子点纳米簇（NC），并将其作为电化学发光（ECL）探针用于多种癌细胞的检测。由于NC中含有大量可功能化氨基，可负载大量CdSe-ZnS量子点（QDs），从而显著放大QDs的ECL信号。作者将捕获DNA设计为对靶细胞具有高亲和力的适配体，并利用生物条形码技术避免交叉反应，直接构建了用于癌细胞的新型ECL生物传感器。此外，将磁性微珠（MBs）用于适配体固定，并与树状大分子/QD NC探针结合，实现signal-on ECL检测，简化了分离步骤并提高了灵敏度。特别地，在磁性微珠上引入DNA装置循环放大技术，进一步显著提高了检测灵敏度。据作者所知，这是首次将树状大分子/QD NC探针与DNA装置循环放大技术结合用于细胞ECL检测。结果显示该方法对靶细胞和对照细胞具有优异区分能力，有望为癌细胞的早期、准确检测提供敏感、选择性、低成本且便捷的方法。
英文摘要
In this work, a novel dendrimer/CdSe-ZnS-quantum dot nanocluster (NC) was fabricated and used as an electrochemiluminescence (ECL) probe for versatile assays of cancer cells for the first time. A large number of CdSe-ZnS-quantum dots (QDs) were labeled on the NCs due to the many functional amine groups within the NCs, which could significantly amplify the QD's ECL signal. Capture DNA was specially designed as a high-affinity aptamer to the target cell; a novel ECL biosensor for cancer cells was directly accomplished by using the biobarcode technique to avoid cross-reaction. Moreover, magnetic beads (MBs) for aptamers immobilization were combined with the dendrimer/QD NCs probe for signal-on ECL assay of cancer cells, which greatly simplified the separation procedures and favored for the sensitivity improvement. In particular, a novel cycle-amplifying technique using a DNA device on MBs was further employed in the ECL assay of cancer cells, which greatly improved the sensitivity. To the best of our knowledge, this is the first study that the novel dendrimer/QD NCs probe combined with a DNA device cycle-amplifying technique was employed in the ECL assays of cells. Excellent discrimination against target and control cells is demonstrated, indicating that the ECL assays have great potential to provide a sensitive, selective, cost-effective, and convenient approach for early and accurate detection of cancer cells.