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
目标单链DNA（target ssDNA，KMT1基因互补寡核苷酸）；样品基质：合成寡核苷酸溶液（Tris-HCl缓冲液，pH 7.0，含20 mM NaCl）
检测原理
该传感器以碳糊电极为基底，表面经醋酸缓冲液电活化后固定探针ssDNA。当样品中存在互补目标ssDNA时，探针与目标在Tris-HCl缓冲液中杂交形成dsDNA；非互补序列不能形成双链。Yb(QS)3作为电活性指示剂加入后，优先嵌入dsDNA碱基对之间，形成Yb(QS)3–dsDNA复合物。Yb(III/IV)氧化还原对产生DPV峰电流，杂交程度改变电极表面Yb(QS)3结合状态，使峰电流发生变化。目标DNA浓度越高，形成的dsDNA越多，Yb(QS)3嵌入引起的电流响应变化越大，从而在10 nM至110 nM范围内实现定量。该方法无酶、无标记，依赖嵌入作用实现信号转换。
检测灵敏度
LOD: 6.84 × 10−9 M；线性范围: 1.00 × 10−8–1.1 × 10−7 M
效应效果
该电化学DNA传感器对互补目标ssDNA具有良好选择性，非互补寡核苷酸处理后DPV信号无显著变化，说明杂交识别特异性较高。校准曲线在1.00×10−8至1.1×10−7 M范围内线性，检出限为6.84×10−9 M，基于三次独立测量并以误差棒表示相对标准偏差，但原文未给出具体RSD数值。论文未报告长期稳定性、实际生物样品加标回收率，也未与ELISA、HPLC或qPCR等现有方法进行对比。作者认为Yb(QS)3可作为高效、敏感的电化学杂交指示剂，所构建的DNA传感器在临床检测、基因突变分析和DNA相互作用机制研究中具有应用潜力。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：碳糊电极（CPE，石墨粉与nujol油混合，铜线导电），提供电化学界面与电子传导
- 电极预处理：0.50 M醋酸缓冲液（pH 4.8）含20 mM NaCl中1.80 V电活化，改善探针固定
- 识别元件：探针单链DNA（probe ssDNA，5'-GTG GCG AGT TCG TTT ACA G-3'），固定于CPE表面并特异性捕获目标DNA
- 杂交介质：Tris-HCl缓冲液（pH 7.0）含20 mM NaCl，用于目标DNA杂交与清洗
- 信号指示剂：Yb(QS)3（三(8-羟基喹啉-5-磺酸)镱），嵌入杂交形成的dsDNA，提供Yb(III/IV)氧化还原电化学信号
- 三电极体系：Ag/AgCl/3 M KCl参比电极与铂丝对电极，配合CPE完成CV/DPV测量
中文摘要
金属离子与DNA相互作用在遗传物质结构与功能调控中具有重要意义。本文合成了一种新型镱配合物Yb(QS)3（三(8-羟基喹啉-5-磺酸)镱），并将其用作电化学指示剂，基于其与DNA的相互作用检测DNA寡核苷酸。采用循环伏安法（CV）和荧光光谱研究了Yb(QS)3与双链DNA（ds-DNA）的相互作用。结果表明，Yb(QS)3在玻碳电极（GCE）上具有良好电化学活性，并能嵌入ds-DNA双螺旋结构。通过差分脉冲伏安法（DPV）和CV，在浸入DNA溶液的GCE及DNA修饰碳糊电极（CPE）上阐明了结合机制，计算得到Yb(QS)3与ds-DNA的结合比为1:1。基于Yb(QS)3与探针DNA杂交前后信号差评估杂交程度，可在1×10−8至1.1×10−7 M范围内定量目标DNA。Yb(QS)3与DNA的相互作用主要为嵌入作用，荧光实验进一步证实了上述结果。
英文摘要
Metal ion-DNA interactions are important in nature, often changing the genetic material's structure and function. A new Yb complex of YbCl(3) (tris(8-hydroxyquinoline-5-sulfonic acid) ytterbium) was synthesized and utilized as an electrochemical indicator for the detection of DNA oligonucleotide based on its interaction with Yb(QS)(3). Cyclic voltammetry (CV) and fluorescence spectroscopy were used to investigate the interaction of Yb(QS)(3) with ds-DNA. It was revealed that Yb(QS)(3) presented an excellent electrochemical activity on glassy carbon electrode (GCE) and could intercalate into the double helix of double-stranded DNA (ds-DNA). The binding mechanism of interaction was elucidated on glassy carbon electrode dipped in DNA solution and DNA modified carbon paste electrode by using differential pulse voltammetry and cyclic voltammetry. The binding ratio between this complex and ds-DNA was calculated to be 1:1. The extent of hybridization was evaluated on the basis of the difference between signals of Yb(QS)(3) with probe DNA before and after hybridization with complementary DNA. With this approach, this DNA could be quantified over the range from 1 × 10(-8) to 1.1 × 10(-7)M. The interaction mode between Yb(QS)(3) and DNA was found to be mainly intercalative interaction. These results were confirmed with fluorescence experiments.