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
克拉屈滨（clofarabine, CLF）；样品基质：pH 4.5 醋酸缓冲液中的 CLF 溶液及 CLF–dsDNA/Poly[G]/Poly[A] 孵育液。
检测原理
克拉屈滨（CLF）在玻碳电极上发生不可逆电化学氧化，活性中心为腺嘌呤部分，涉及 2 个电子和 2 个质子转移，并受扩散控制；氧化产物经水解生成羟基化物种，可发生 1 电子/1 质子可逆氧化。在 dsDNA 电化学生物传感器中，CLF 与固定化 dsDNA 孵育后，引起 DNA 形态结构凝聚或聚集，使 DNA 碱基脱氧鸟苷（dGuo）和脱氧腺苷（dAdo）的氧化峰电流降低；同时 CLF 可进入 DNA 薄膜并被预浓缩，其自身氧化峰电流随孵育时间延长而增加。差分脉冲伏安（DPV）通过监测 dGuo、dAdo 和 CLF 氧化峰电流变化，反映 CLF 与 DNA 相互作用程度及 DNA 结构变化。该过程未观察到 8-oxoGua 或 2,8-oxoA 峰，表明未造成氧化损伤。
检测灵敏度
LOD: 0.08 μM；LOQ: 0.26 μM；线性范围: 1.6–25.3 μM；灵敏度斜率: 1.87×10−8 A M−1；R^2 = 0.9997；RSD%: 2.14
效应效果
该方法在 pH 4.3 醋酸缓冲液中通过标准加入法测定 CLF，线性范围 1.6–25.3 μM，检出限 0.08 μM，定量限 0.26 μM，相关系数 0.9997，RSD 为 2.14%，表明重现性良好；较高浓度下线性下降可能源于 CLF 在电极表面吸附。差分脉冲伏安对 DNA 碱基氧化峰具有较高灵敏度和选择性，可快速监测 dsDNA 形态结构微小变化，并区分是否发生氧化损伤。实验显示 CLF 与 dsDNA 相互作用随孵育时间延长使 dGuo 和 dAdo 氧化峰降低，同时 CLF 氧化峰因进入 DNA 膜而增强；poly[G] 和 poly[A] 传感器证实作用不依赖于特定碱基，且未产生 8-oxoGua 或 2,8-oxoA 氧化损伤产物。作者认为该电化学生物传感器可用于研究药物与 DNA 相互作用机制及 CLF 的电化学分析。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻碳电极（GCE，d=1.5 mm），作为工作电极承载 DNA 修饰层并传递电子。
- 识别元件：双链 DNA（dsDNA）薄膜，滴涂固定于 GCE 表面，作为与 CLF 相互作用的生物识别层。
- 识别元件：聚鸟嘌呤（Poly[G]）/聚腺嘌呤（Poly[A]）单链均聚核苷酸薄膜，滴涂固定于 GCE 表面，用于区分碱基特异性。
- 信号标记物：无外源标记物，利用 dsDNA 中脱氧鸟苷（dGuo）和脱氧腺苷（dAdo）以及 CLF 自身的电化学氧化峰作为信号。
- 支持电解质：pH 4.5 0.1 M 醋酸缓冲液（HAcO/NaAcO），提供离子导电环境并维持 DNA 结构。
中文摘要
核苷类似物对癌症治疗，尤其是血液系统恶性肿瘤的治疗，产生了重要影响。本文在玻碳电极上采用循环伏安、差分脉冲伏安和方波伏安，在不同 pH 支持电解质中研究了核苷类似物克拉屈滨（clofarabine，CLF）的电化学行为。CLF 的氧化过程不可逆且依赖 pH，涉及 2 个质子和 2 个电子转移，并遵循扩散控制机制。CLF 的氧化机制涉及去质子化，并生成可发生可逆氧化还原反应的羟基化物种。采用 dsDNA 电化学生物传感器，在孵育溶液中通过差分脉冲伏安研究了 DNA 与抗白血病药物 CLF 的相互作用。CLF–DNA 相互作用导致 DNA 形态结构发生变化，并利用鸟嘌呤和腺嘌呤嘌呤均聚单链序列 poly[G] 和 poly[A] 电化学生物传感器加以证实。
英文摘要
Nucleoside analogues have had a substantial impact on the treatment of cancer, especially haematological malignancies. The electrochemical behaviour of the nucleoside analogue clofarabine (CLF) was investigated at a glassy carbon electrode using cyclic, differential pulse and square wave voltammetry in different pH supporting electrolytes. The oxidation process of CLF is irreversible and pH-dependent with transfer of two protons and two electrons, following a diffusion controlled mechanism. The oxidation mechanism of CLF involves deprotonation and leads to the formation of a hydroxylated species that undergoes reversible redox reactions. The interaction of DNA and the antileukemia drug CLF was investigated using a dsDNA-electrochemical biosensor in incubated solutions by differential pulse voltammetry. The CLF-DNA interaction leads to changes in the DNA morphological structure, confirmed using the purinic homo-polynucleotide single stranded sequences of guanosine and adenosine, poly[G] and poly[A]-electrochemical biosensors.