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
靶标DNA（target DNA，5'-GGGTCTTTCCGTCTTG-3'）、单碱基错配DNA、三碱基错配DNA、非互补DNA；样品基质：磷酸盐缓冲液（PBS，含Mg2+）
检测原理
DLP为茎环结构，无靶标时3'端dabcyl靠近5'端PbS纳米颗粒，受空间位阻限制不能进入电极表面α-CD空腔，因此几乎不被捕获。靶标DNA与DLP环区16碱基杂交后形成刚性双链，打断6碱基茎区，使DLP开环，dabcyl暴露并被α-CD/MCNT/GCE通过主客体识别捕获。洗涤后加入0.1 M HNO3溶解PbS纳米颗粒，释放Pb2+，在汞膜电极上以差分脉冲伏安/阳极溶出伏安检测Pb2+溶出峰电流。靶标浓度越高，捕获的DLP-靶标杂交体越多，释放Pb2+越多，峰电流越大。PbS纳米颗粒携带多个Pb原子，酸溶后溶出伏安实现信号放大。
检测灵敏度
LOD: 7.1 × 10^-10 M；线性范围: 8.3 × 10^-10 M–8.3 × 10^-7 M；校准方程: y = 0.6312 log x - 1.071（x为靶标DNA浓度/pM，y为峰电流）；相关系数: 0.9978
效应效果
选择性方面，完全互补靶标产生强DPV信号；1碱基错配DNA信号约为互补信号的1/3；3碱基错配DNA信号很低且不显著；非互补DNA信号接近背景。UV光致异构化实验表明，dabcyl由trans转为cis后信号几乎消失，证明捕获主要依赖α-CD与dabcyl的主客体识别，而非非特异吸附。捕获时间从1 h增至5 h时DPV响应显著增加，3 h后接近平台。原文未报告重现性、稳定性、实际样品回收率及与现有方法对比。该方法使杂交在均相溶液中进行，避免探针预固定造成的杂交效率损失，作者认为其可用于实时监测PCR及细胞内DNA检测，为DNA序列检测提供新途径。
传感器的构成
- 基底电极：玻璃碳电极（GCE），作为换能基底；另用汞膜GCE进行Pb2+溶出检测。
- 纳米修饰层：多壁碳纳米管（MCNT）与α-环糊精（α-CD）复合膜（α-CD/MCNT/GCE），提供导电通道并固定α-CD主分子。
- 主分子识别层：α-环糊精（α-CD），通过疏水空腔包合dabcyl客体，实现杂交体选择性捕获。
- 识别元件：双标记DNA探针（DLP），茎环结构，loop 16碱基互补靶标DNA，3'端dabcyl、5'端PbS纳米颗粒。
- 信号标记物：PbS纳米颗粒（原文部分误作PdS，约7 nm，巯基乙酸稳定，羧基表面），经EDC/咪唑与DLP 5'端氨基形成酰亚胺键，作为电化学标记。
- 信号转换试剂：0.1 M HNO3溶解电极上PbS纳米颗粒，释放Pb2+；0.1 M醋酸缓冲液（pH 5.3）用于溶出检测。
- 检测电极：汞膜玻璃碳电极（Hg/GCE），通过差分脉冲伏安（DPV）/阳极溶出伏安检测Pb2+。
中文摘要
本文构建了一种基于分子识别技术的新电化学生物传感器用于DNA检测。该传感方案采用新型双标记DNA探针（DLP），呈茎环结构，3'端标记dabcyl作为客体分子，5'端标记Pb纳米颗粒作为电化学标记以指示杂交。α-环糊精修饰电极（α-CD/MCNT/GCE）用于捕获DNA杂交体。无靶标时，DLP处于“闭合”状态，由于空间位阻，dabcyl被屏蔽，无法接近α-CD/MCNT/GCE复合物。杂交后，环区16个碱基与靶标形成刚性双链，打断较短的6碱基茎区双链，使dabcyl远离Pb纳米颗粒并可被电极识别。因此，靶标杂交事件可通过检测Pb的电化学还原电流信号灵敏转换。该方法可检测低至7.1×10^-10 M的DNA靶标，并对单碱基错配具有良好区分能力。
英文摘要
In this paper, we constructed a new electrochemical biosensor for DNA detection based on a molecule recognition technique. In this sensing protocol, a novel dual-labeled DNA probe (DLP) in a stem-loop structure was employed, which was designed with dabcyl labeled at the 3' end as a guest molecule, and with a Pb nanoparticle labeled at the 5' end as electrochemical tag to indicate hybridization. One α-cyclodextrin-modified electrode (α-CD/MCNT/GCE) was used for capturing the DNA hybridization. Initially, the DLP was in the "closed" state in the absence of the target, which shielded dabcyl from the bulky α-CD/MCNT/GCE conjugate due to a steric effect. After hybridization, the loop sequence (16 bases) formed a rigid duplex with the target, breaking the relatively shorter stem duplex (6 bases). Consequently, dabcyl was forced away from the Pb nanoparticle and became accessible by the electrode. Therefore, the target hybridization event can be sensitively transduced via detecting the electrochemical reduction current signal of Pb. Using this method, as low as 7.1×10(-10)M DNA target had been detected with excellent differentiation ability for even a single mismatch.