组成图示
点击图片查看大图 · 依据论文自动绘制
传感器类型
电化学生物传感器
检测对象
花生阿拉伯糖操纵子 D 基因单链 DNA（Arachis Arabinose operon D gene ssDNA）、其 PCR 扩增产物（PCR product）；样品基质：花生油提取 DNA 后的 PCR 产物/缓冲液。
检测原理
该传感器以 IL-CPE 为基底，Au NPs 提高导电性和有效面积，MAA 自组装层提供有序界面和羧基，探针 ssDNA 经 EDC/NHS 共价固定。当目标 ssDNA 存在时，与探针杂交形成 dsDNA；MB 对 dsDNA 的亲和力高于 ssDNA，可通过嵌入双链碱基对及静电作用在电极界面富集。DPV 测量 MB 氧化峰电流，杂交程度越高，界面 MB 越多，氧化电流越大。金纳米颗粒和离子液体促进电子转移，MAA 自组装降低非特异吸附，从而实现对花生 Arabinose operon D gene 特异 ssDNA 的电化学检测。
检测灵敏度
LOD: 1.54 × 10−12 mol L−1 (3σ)；线性范围: 1.0 × 10−11–1.0 × 10−6 mol L−1；灵敏度斜率: 1.005 μA/log(mol L−1)；线性方程: I/μA = 1.005 log[c/(mol L−1)] + 20.11；r = 0.996
效应效果
该传感器对互补目标 ssDNA 的 MB 氧化响应最高，非互补序列、单碱基错配序列和三碱基错配序列响应均明显降低，可区分单碱基与三碱基错配，显示良好选择性。对 1.0×10−7 mol/L 目标序列进行 7 次重复检测，峰电流 RSD 为 2.7%；4℃ 保存 14 天后仍保留 98.1% 的初始灵敏度。实际样品方面，成功检测花生油提取 DNA 的 Arabinose operon D gene PCR 产物，杂交后 MB 氧化峰电流升至 12.3 μA；裸 MAA/Au/IL-CPE 的 MB 信号比探针电极低 58.0%，说明探针固定形成有效背景。作者认为该方法制备简单、选择性好、线性范围宽，可用于花生特异 DNA 序列检测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：碳糊电极（CPE），由石墨粉、液体石蜡和铜线构成，作为工作电极基底与导电通路。
- 离子液体修饰层：1-丁基吡啶六氟磷酸盐（BPPF6）作为粘结剂和修饰剂，形成 IL-CPE，提高导电性、电化学窗口和抗污性。
- 纳米材料修饰层：金纳米颗粒（Au NPs）由 HAuCl4 电沉积于 IL-CPE 表面，形成 Au/IL-CPE，增大表面积并促进电子转移。
- 自组装单分子层：巯基乙酸（MAA）在 Au NPs 表面自组装形成 MAA/Au/IL-CPE，提供羧基用于探针固定。
- 识别元件：氨基修饰探针 ssDNA（probe ssDNA，花生 Arabinose operon D gene 序列），经 EDC/NHS 与 MAA 共价连接形成 ssDNA/MAA/Au/IL-CPE。
- 杂交层：目标 ssDNA（target ssDNA）与探针杂交形成双链 DNA（dsDNA），实现特异序列识别。
- 信号标记物：亚甲基蓝（MB）作为电化学指示剂，与 dsDNA 结合后通过 DPV 氧化峰电流输出信号。
- 检测读出：差分脉冲伏安法（DPV）在 Tris–HCl 缓冲液中测量 MB 氧化峰电流。
中文摘要
本文报道了一种基于离子液体修饰碳糊电极（IL-CPE）上自组装探针单链 DNA（ssDNA）的电化学生物传感器。IL-CPE 以 1-丁基吡啶六氟磷酸盐（BPPF6）为粘结剂制备，并在其表面电沉积金纳米颗粒形成 Au/IL-CPE。随后，巯基乙酸（MAA）在 Au/IL-CPE 表面自组装形成修饰膜，探针 ssDNA 在 N-(3-二甲氨基丙基)-N′-乙基碳二亚胺盐酸盐（EDC）和 N-羟基丁二酰亚胺（NHS）辅助下与 MAA 共价连接。目标 ssDNA 的杂交反应以亚甲基蓝（MB）为电化学指示剂进行监测。在最优条件下，MB 的差分脉冲伏安响应与花生特异 ssDNA 序列浓度在 1.0×10−11 至 1.0×10−6 mol/L 范围内成正比，检出限为 1.5×10−12 mol/L（3σ）。该电化学生物传感器具有良好的稳定性和选择性，可区分单碱基和三碱基错配 ssDNA 序列。该方法成功检测了花生阿拉伯糖操纵子 D 基因的 PCR 产物，表明所设计的传感器可进一步用于特异 ssDNA 序列检测。
英文摘要
An electrochemical DNA biosensor was fabricated by self-assembling probe single-stranded DNA (ssDNA) with a nanogold decorated on ionic liquid modified carbon paste electrode (IL-CPE). IL-CPE was fabricated using 1-butylpyridinium hexafluorophosphate as the binder and the gold nanoparticles were electrodeposited on the surface of IL-CPE (Au/IL-CPE). Then mercaptoacetic acid was self-assembled on the Au/IL-CPE to obtain a layer of modified film, and the ssDNA probe was further covalently-linked with mercaptoacetic acid by the formation of carboxylate ester with the help of N-(3-dimethylamino-propyl)-N'-ethylcarbodiimide hydrochloride and N-hydroxysuccinimide. The hybridization reaction with the target ssDNA was monitored with methylene blue (MB) as the electrochemical indicator. Under the optimal conditions, differential pulse voltammetric responses of MB was proportional to the specific ssDNA arachis sequences in the concentration range from 1.0×10(-11) to 1.0×10(-6) mol L(-1) with the detection limit as 1.5×10(-12) mol L(-1) (3σ). This electrochemical DNA sensor exhibited good stability and selectivity with the discrimination ability of the one-base and three-base mismatched ssDNA sequences. The polymerase chain reaction product of arachis Arabinose operon D gene was successfully detected by the proposed method, which indicated that the electrochemical DNA sensor designed in this paper could be further used for the detection of specific ssDNA sequence.