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
互补单链DNA寡核苷酸（complementary ssDNA oligomer, S2）、非互补单链DNA寡核苷酸（non-complementary ssDNA oligomer, S3，选择性对照）；样品基质：Tris-HCl缓冲液（杂交pH 7.0，检测pH 5.8）
检测原理
该传感器基于核酸杂交与嵌入指示剂换能。探针ssDNA S1经EDC/NHS共价固定于GCE表面，当加入互补目标ssDNA S2时，二者在37 ℃杂交形成双链DNA S1-S2。Cd(II)-Morin配合物Cd(L2)具有平面芳环结构，可嵌入dsDNA碱基对之间；嵌入后其电化学行为改变，在DPV中于−0.79 V出现阳极氧化峰。目标S2浓度越高，电极表面形成的dsDNA越多，嵌入的Cd(L2)越多，氧化峰电流越大，从而实现定量。非互补S3不能形成稳定双链，Cd(L2)无法有效嵌入，因此几乎无DPV响应，体现序列选择性。
检测灵敏度
LOD: 9.30×10−9 M；线性范围: 2.69×10−8 M–9.16×10−7 M；灵敏度斜率: 5.41 μA/μM（ΔIpa=13.1 μA+5.41([S2]/μM) μA）；相关系数: r = 0.9971
效应效果
传感器对互补目标ssDNA S2表现出明显响应：在1.62×10−7 M、6.23×10−7 M和9.16×10−7 M时，DPV峰电流分别为0.23 μA、0.47 μA和0.64 μA；而非互补ssDNA S3（1.62×10−7 M）几乎无伏安响应，说明其具有较好的序列选择性。结合研究得到Cd(L2)与dsDNA的结合化学计量系数m=1.761、平衡解离常数K=2.5×10−5 M，表明嵌入作用较强。传感器经95 ℃热水冲洗5 min并冰浴冷却后可再生，响应恢复至初始信号，且重复杂交后DPV响应变化相似，显示一定稳定性与可重复使用性。作者认为该Cd(II)-Morin电化学生物传感器可用于DNA检测、药物设计和疾病诊断。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻璃碳电极（GCE，面积0.071 cm²），经α-Al2O3抛光并在+0.50 V氧化预处理，提供电子转导界面
- 表面活化层：EDC/NHS（5.0 mM EDC、8.0 mM NHS，PBS中），用于活化电极表面并介导探针DNA共价固定
- 识别元件：探针单链DNA S1（5′-GAG CGG CGC AAC ATT TCA GGT CGA-3′），固定于GCE表面，与目标ssDNA杂交
- 杂交识别界面：双链DNA S1-S2（dsDNA），由探针S1与互补目标S2形成，为Cd(L2)提供嵌入位点
- 信号标记/指示剂：Cd(II)-Morin配合物 Cd(C15H9O7)2·2H2O（Cd(L2)），嵌入dsDNA并在−0.79 V发生氧化产生DPV信号
- 检测缓冲液：0.20 M Tris-HCl缓冲液（pH 5.8），用于DPV检测；杂交使用20 mM Tris-HCl（pH 7.0）
- 三电极体系：Ag/AgCl/KCl(饱和)参比电极与Pt辅助电极，配合GCE完成伏安测量
中文摘要
本文合成了镉(II)-莫林（morin）配合物 Cd(C15H9O7)2·2H2O（Cd(L2)），并在玻璃碳电极（GCE）上用电化学方法研究其与双链鲑鱼精DNA（dsDNA）的相互作用。结果表明，具有较高电化学活性的 Cd(L2) 可嵌入双螺旋DNA中；按Hill协同结合模型计算，其结合化学计量系数为1.761，平衡解离常数为2.5×10−5 M。进一步以 Cd(L2) 作为新型杂交指示剂，采用差分脉冲伏安法（DPV）考察固定于电极表面的探针单链DNA与其互补及非互补序列的杂交行为，以评价所构建电化学生物传感器的选择性。结果显示，互补目标单链DNA可在2.69×10−8 M至9.16×10−7 M范围内定量，线性相关系数为0.9971，检出限为9.30×10−9 M。这些结果说明 Cd(II)-Morin 指示剂有望用于目标DNA的快速、选择性检测。
英文摘要
In this work, the complex cadmium(II)-morin was synthesized and its interaction with double-stranded salmon sperm DNA was studied by electrochemical methods on glassy carbon electrode (GCE). It was shown that Cd(II)-Morin with high electrochemical activity can intercalate into the double-helix DNA, and the binding stoichiometry and equilibrium dissociation constant according to the Hill model for cooperative binding were calculated to be 1.761 and 2.5 x 10(-5) M, respectively. Using Cd(II)-Morin as a novel hybridization indicator, the hybridization between the probe and its complementary and mismatched sequence was investigated by differential pulse voltammetry (DPV), which was to access the selectivity of the developed electrochemical DNA biosensor. The complementary target ssDNA could be quantified over the range from 2.69 x 10(-8) M to 9.16 x 10(-7) M with a linear correlation of 0.9971 and a detection limit of 9.30 x 10(-9) M. These results demonstrated that the Cd(II)-Morin indicator provides great promise for the rapid and selective measurement of the target DNA.