Tetrahedron-structured DNA and functional oligonucleotide for construction of an electrochemical DNA-based biosensor.

电化学生物传感器

二价汞离子（Hg2+）；样品基质为水样（自来水、湖水、河水）及缓冲溶液

该传感器以金电极为换能器，ts-DNA通过自组装固定于电极表面，其刚性四面体结构使T5识别区保持垂直取向并降低非特异性吸附。检测时，携带MB的FO（T5-G5）与电极表面ts-DNA的T5区在Hg2+存在下形成T-Hg2+-T复合物，MB作为电化学活性探针被引入电极界面。Hg2+浓度增加时，T-Hg2+-T复合物数量增多，MB在电极附近的电化学可及性增强，DPV氧化还原电流随之增大，呈S形协同结合响应。ts-DNA同时屏蔽金电极活性位点，无需MCE封闭，因而背景低、灵敏度高。

LOD: 100 pM（ts-DNA）；线性范围: 100 pM–20 nM（ts-DNA）；LOD: 10 nM（ss-DNA 对照）；线性范围: 20 nM–1 mM（ss-DNA 对照）；可检测浓度: 0.2 nM

ts-DNA传感器对Hg2+选择性高：10 mM九种竞争金属离子产生的信号至少比10 nM Hg2+低10倍，对Hg2+的选择性至少为竞争离子的10000倍；10 nM Hg2+与1 mM各竞争离子混合时信号与标准溶液基本一致。重现性RSD为1.7%（n=5）。实际水样中，自来水未检出Hg2+，湖水和河水分别为3.03 nM和1.83 nM，与冷蒸气原子吸收光谱法（CV-AAS）结果一致；加标回收率为95.4%–109%。相比CV-AAS，该方法仅需10 mL样品，装置简单紧凑，适用于环境水样中Hg2+的快速检测。

本文报道了一种基于四面体结构DNA（ts-DNA）和功能寡核苷酸（FO）的电化学“开启式”二价汞离子（Hg2+）生物传感器。ts-DNA被固定于金电极表面，其刚性三维结构使识别区保持有序取向，并能屏蔽电极活性位点，从而降低背景信号并省去烷硫醇封闭步骤。FO序列为T5-G5，其T5区与ts-DNA上的T5区在Hg2+存在时形成T-Hg2+-T复合物，同时FO的鸟嘌呤区结合亚甲基蓝（MB）作为电化学活性探针。Hg2+结合后，MB信号通过差分脉冲伏安法（DPV）被检测，信号随Hg2+浓度升高而增强。与线性单链DNA相比，ts-DNA传感器具有更低背景、更高灵敏度和更好重现性，可用于水样中Hg2+的检测。