组成图示
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传感器类型
电化学发光(ECL)生物传感器
检测对象
靶DNA（target DNA）；样品基质：PBS缓冲液（10 mM PBS，pH 7.4，0.3 M NaCl）
检测原理
金电极表面通过硫醇端自组装固定DNA四面体结构探针（TSPs），其探针臂与靶DNA（target DNA）特异性杂交；随后石墨烯修饰的报告DNA（GO-DNA）与靶DNA杂交形成三明治结构，使共价连接多价DNA的石墨烯纳米片靠近电极。DNA–石墨烯共轭物由CuAAC点击反应制备，保留氧化石墨烯的类过氧化物酶活性和良好电子转移能力。在鲁米诺（luminol）/H2O2体系中，石墨烯促进鲁米诺氧化电子向金电极转移并催化H2O2还原，从而增强电化学发光（ECL）。靶DNA浓度越高，界面三明治复合物越多，ECL越强；非互补或单碱基错配DNA杂交弱，信号显著降低。
检测灵敏度
—
效应效果
作者通过TEM和琼脂糖凝胶电泳证明Au–DNA–石墨烯复合物在1% SDS表面活性剂洗涤后仍保持完整，而物理吸附的Au–石墨烯中AuNPs被洗脱，显示共价点击连接带来优异抗干扰稳定性。荧光差减法测得70 mg/mL石墨烯纳米片可连接约79 pmol DNA，80 mg/mL时AuNPs组装量约2 pmol，说明高密度DNA修饰有利于构建复杂纳米结构。ECL检测中，100 nM靶DNA使TSP–石墨烯界面信号较单纯鲁米诺增强4倍以上，且为非互补DNA和单碱基错配DNA对照的2倍以上，表明该体系具有序列特异性和单碱基分辨潜力，可用作DNA检测的敏感纳米平台。
传感器的构成
- 换能器电极：金电极（Au electrode），经抛光后作为电化学发光（ECL）电子转移界面
- 识别元件：DNA四面体结构探针（TSPs），由硫醇化DNA片段自组装固定于金表面，提供靶DNA识别臂
- 信号标记物：DNA–石墨烯共轭物（DNA–graphene conjugates），通过CuAAC点击反应将多价DNA共价连接至石墨烯/氧化石墨烯（GO）纳米片，作为报告DNA载体
- 信号底物：鲁米诺（luminol）与过氧化氢（H2O2），构成ECL发光体系
- 催化/电子转移组分：石墨烯/氧化石墨烯（graphene/GO），保留类过氧化物酶活性并促进电子转移
- 缓冲介质：磷酸盐缓冲液（PBS，10 mM，pH 7.4，0.3 M NaCl），用于杂交和ECL测量
- 电化学辅助电极：Ag/AgCl参比电极与Pt对电极，组成三电极体系
中文摘要
石墨烯是一种具有广阔应用前景的二维碳纳米材料。本研究以氧化石墨烯为前驱体，经2-氯乙基异氰酸酯处理和叠氮化反应制备叠氮功能化石墨烯衍生物（Az–graphene），并作为点击反应试剂，与炔基修饰DNA通过铜(I)催化的叠氮-炔环加成（CuAAC）反应共价连接，获得高密度、多价DNA–石墨烯共轭物。该共轭物为构建新型功能纳米结构提供了有效且稳定的平台。将其与金纳米颗粒（AuNPs）通过DNA杂交组装后，所得Au–DNA–石墨烯纳米复合物表现出优异稳定性，可避免被表面活性剂破坏。将其与DNA四面体结构探针（TSPs）组装后，该纳米复合物表现出突出的敏感电化学发光（ECL）性能，有望用于DNA检测生物传感器。因此，这类DNA–石墨烯共轭物可作为DNA纳米技术领域高级DNA纳米结构的组装单元。
英文摘要
Graphene is an increasingly important nanomaterial exhibiting great promise in the area of nanotechnology. In this study, the azide-functionalized graphene derivative was synthesized as the 'click' reagent for preparation of polyvalent DNA-graphene conjugates, which provide an effective and stable platform to construct new functional nano-architectures. Assembled with Au nanoparticles, the prepared Au-DNA-graphene nanocomplex exhibits excellent stability that could prevent the nanocomplex from being destroyed by surfactants. Assembled with DNA tetrahedron-structured probes (TSPs), the nanocomplex displays outstanding sensitive electrochemiluminescence properties, which might be used as a biosensor for DNA detection. Therefore, this DNA-graphene conjugates could be explored as the assembly unit for advanced DNA nano-architectures in the field of DNA nanotechnology.