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
L-组氨酸（L-histidine）；样品基质：生物流体（文中应用指向），实验为溶液/缓冲液
检测原理
在无 L-组氨酸时，巯基化 DNAzyme 双链通过 3′ 端巯基–金作用刚性固定于 GNPs–GNSs/GCE 表面，二茂铁（Fc）标记远离电极，电子转移受限，背景电流低。加入 L-组氨酸后，其作为辅因子诱导 DNAzyme 催化底物链中固定核糖腺苷处的磷酸二酯键自切割，产生 DNA 片段并解离；Fc 标记链随之折叠并靠近电极表面，Fc/Fc+ 氧化还原对发生电子转移，方波伏安（SWV）峰电流增大。石墨烯纳米片提供高导电通道与高比表面积，金纳米颗粒均匀分布增强 DNA 负载与电子传递，从而扩大线性范围并降低检出限。
检测灵敏度
LOD: 0.1 pM；线性范围: 10 pM–10 mM
效应效果
该传感器对 L-组氨酸具有良好选择性：1 mM L-胱氨酸、L-缬氨酸和 D-组氨酸均不引起显著信号变化，表明外源氨基酸非特异性吸附可忽略。响应速度快，SWV 信号在 30 s 内达到饱和，作者将其归因于石墨烯纳米片的优良传输性能、DNAzyme 自切割活性（kobs = 0.2 min^-1）以及双链构型与有利二级结构之间的快速平衡。与金电极相比，GNPs–GNSs/GCE 具有更宽的线性范围和更低的检出限。该体系为无试剂、表面固定型传感器，样品消耗少，适合生物流体中 L-组氨酸的在线、超痕量检测，也可拓展至其他氨基酸和毒性离子筛查。
传感器的构成
- 基底电极：玻碳电极（GCE），作为电化学换能器与信号读出界面
- 纳米修饰层：金纳米颗粒–石墨烯纳米片复合材料（GNPs–GNSs），由氯金酸（HAuCl4）经柠檬酸钠（Na3Cit）还原沉积 AuNPs 于 GNSs，提供导电通道、高比表面积和 Au 结合位点
- 识别元件：巯基化 L-组氨酸依赖 DNAzyme 双链（DNA(1)/DNA(2)），通过 3′ 端巯基–金作用固定于 GNPs，识别 L-组氨酸并诱导自切割
- 信号标记物：二茂铁（Fc）标记的催化 DNA(2) 链，作为氧化还原标记，切割后靠近电极产生电流
- 被测物：L-组氨酸（L-histidine），诱导 DNAzyme 结构转换与自切割
- 信号读出：方波伏安法（SWV）峰电流，随 L-组氨酸浓度升高而增大
中文摘要
本文首次报道了一种基于适配体结构转换与金纳米颗粒–石墨烯纳米片（GNPs–GNSs）复合物的敏感适配体传感器，用于检测 L-组氨酸。首先通过氯金酸被柠檬酸钠自发还原，在石墨烯纳米片表面沉积金纳米颗粒，制备 GNPs–GNSs 并修饰玻碳电极（GCE）；随后利用 3′ 端巯基与金之间的亲和作用，将巯基化 DNA 双链固定于金纳米颗粒上。在无 L-组氨酸时，DNAzyme 双链结构相对刚性，二茂铁（Fc）标记远离电极，电子转移受限；加入 L-组氨酸后，DNAzyme 发生自切割，使 Fc 标记片段靠近电极，产生可测电化学信号。石墨烯的高导电性、高比表面积以及金纳米颗粒的均匀分布，使传感器具有更宽的线性范围、更高的灵敏度和良好的选择性，可用于生物流体中 L-组氨酸的在线检测。
英文摘要
A sensitive aptasensor for detection of L-histidine based on the switching structure of aptamer and gold nanoparticles-graphene nanosheets (GNPs-GNSs) composite was reported for the first time. The fabricated biosensor shows an expanded linear range, excellent sensitivity and selectivity against other amino acids.