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DNA（target DNA, 5′-TATACGGTTCGCGC-3′）；样品基质：PBS缓冲液（25 mM, pH 7.4, 0.1 M KCl）
检测原理
巯基修饰探针DNA通过Au–S键自组装固定于金纳米花表面，MCH处理形成较致密单分子层。目标DNA与探针互补杂交形成双链DNA，使界面负电荷和双链结合位点增加。六氨合钌(III)（RuHex）作为杂交指示剂与双链DNA结合，在DPV中于约−0.27 V发生可逆氧化还原反应。目标DNA浓度越高，形成的双链越多，RuHex结合量越大，DPV峰电流增量ΔI越大。金纳米花通过增大有效表面积并降低探针单分子层致密性，提高杂交效率，使信号较平面金电极增强约三个数量级。CV/EIS以铁氰化钾/亚铁氰化钾为探针监测界面电子转移阻抗变化。
检测灵敏度
LOD: 1 pM；线性范围: 1 pM–0.1 μM（对数坐标）；R = 0.998
效应效果
该传感器对非互补目标DNA几乎无响应，表现出良好选择性。金纳米花修饰电极上探针DNA杂交效率约为69%，高于平面金电极的53%；目标DNA检出限为1 pM，较平面金电极的1 nM提高约三个数量级。传感器可再生8次，信号损失约15%；4 ℃保存2周后仍保留约86%初始响应。作者认为一步电沉积法简单、无需模板或表面活性剂，金纳米花修饰策略可拓展至蛋白和酶生物传感器。
传感器的构成
- 基底电极：平面金圆盘电极（Au disk electrode），经抛光与电化学预处理，提供导电基底与换能界面。
- 纳米修饰层：金纳米花（Au nanoflowers），由约20 nm厚金纳米片构建，通过5 mM HAuCl4在pH 5.0电沉积480 s形成，增大有效表面积并改善DNA固定与杂交。
- 识别元件：巯基修饰单链探针DNA（thiolated probe DNA, 5′-SH-GCGCGAACCGTATA-3′），通过Au–S键自组装固定，与目标DNA互补杂交。
- 封闭整理层：6-巯基-1-己醇（MCH, 1 mM），处理30 min形成致密单分子层，减少非特异吸附并整理探针DNA。
- 杂交指示剂：六氨合钌(III)（RuHex, [Ru(NH3)6]3+, 50 μM），与双链DNA结合后在DPV中产生氧化还原电流，作为信号标记物。
- 过程氧化还原探针：铁氰化钾/亚铁氰化钾（K3Fe(CN)6/K4Fe(CN)6, 1 mM），用于CV和EIS监测电极修饰与杂交过程。
- 缓冲介质：磷酸盐缓冲液（PBS, 25 mM, pH 7.4, 0.1 M KCl），维持DNA杂交与电化学测量环境。
- 读出系统：CHI832B电化学分析仪/CHI660C电化学工作站，通过DPV、CV、EIS读取电流或阻抗信号。
中文摘要
本文报道了一种通过简单一步电沉积法制备金纳米结构修饰电极的方法。通过改变HAuCl4溶液pH可方便控制修饰电极形貌；在pH 5.0时可获得由纳米片作为构建单元的新型花状金纳米颗粒。随后将该金纳米花修饰电极用于构建电化学DNA生物传感器。以铁氰化钾/亚铁氰化钾为电化学氧化还原指示剂，通过循环伏安法和电化学阻抗谱表征传感器制备过程；以六氨合钌(III) [Ru(NH3)6]3+作为杂交指示剂研究金纳米花修饰电极上的DNA固定与杂交。所构建的电化学DNA生物传感器对目标DNA检测表现出良好选择性和灵敏度，检出限可达1 pM。该方法无需模板或表面活性剂，金纳米花可增大有效表面积并提高杂交效率，使灵敏度较平面金电极提高约三个数量级。
英文摘要
In this article, gold nanostructure modified electrodes were achieved by a simple one-step electrodeposition method. The morphologies of modified electrodes could be easily controlled by changing the pH of HAuCl(4) solution. The novel nanoflower-like particles with the nanoplates as the building blocks could be interestingly obtained at pH 5.0. The gold nanoflower modified electrodes were then used for the fabrication of electrochemical DNA biosensor. The DNA biosensor fabrication process was characterized by cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy with the use of ferricyanide as an electrochemical redox indicator. The DNA immobilization and hybridization on gold nanoflower modified electrode was studied with the use of [Ru(NH(3))(6)](3+) as a hybridization indicator. The electrochemical DNA biosensor shows a good selectivity and sensitivity toward the detection of target DNA. A detection limit of 1 pM toward target DNA could be obtained.