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 寡核苷酸（human cytomegalovirus UL55 互补序列，A1；含 Fe-carborane 标记），样品基质为杂交缓冲液（10 mM Tris-HCl、1 M NaCl，pH 7.0）与电化学缓冲液（0.05 M K2HPO4/KH2PO4、0.3 M NaCl，pH 7.0）
检测原理
传感器以金盘电极为换能器，硫醇化单链 DNA 捕获探针通过硫醇在金表面自组装形成识别层，并用 MCH 封闭非特异性位点。当含 Fe-carborane 的目标 DNA A1 加入后，与探针互补杂交形成双链 DNA。Fe-carborane 作为共价氧化还原标记，在方波伏安法中发生可逆电子转移，产生约 -0.41 V 和 -0.49 V 的电流峰。当探针 5′端硫醇化（P2）使标记位于双链远端时，双链 DNA 可介导电子从电极传递至标记，产生电流；标记靠近电极的 P1 构型则无信号。无标记目标 A2 无电流，非互补 A3 无 QCM 频率变化，表明信号来源于特异性杂交与 Fe-carborane 标记。文中未建立浓度-电流定量关系。
检测灵敏度
原文未报告 LOD、线性范围、灵敏度斜率或相关系数。
效应效果
选择性方面，QCM-D 仅对完全互补目标 A1 产生频率变化，非互补 A3 无变化；电化学检测中，P2 探针与 A1 杂交后出现 Fe-carborane 电流峰，而与无标记 A2 杂交无信号，说明电流来自标记 DNA。Fe-carborane 电位（游离 -0.004 V，共轭物 0.016 V）比 Co-carborane（-0.988 V、-0.965 V）更适合低电位硫醇自组装层，且共轭物电流 4.108×10^-5 A 明显高于 Co 的 4.673×10^-6 A；Cr-carborane 无电流。实验重复至少三次，但未报告 RSD、稳定性、实际样品回收率或与 ELISA/qPCR 对比。作者认为 Fe-carborane 可用作电化学 DNA 传感标记。
传感器的构成
- 换能器电极：金盘工作电极（Au disc working electrode，2 mm）与 Ag/AgCl/1.0 M KCl 参比电极、金辅助电极，用于方波伏安法（SWV）电流读出
- 识别元件：硫醇化单链 DNA 捕获探针（thiolated ssDNA probe P1/P2，19-mer），通过硫醇在金表面自组装形成识别层
- 封闭剂：6-巯基-1-己醇（MCH，6-mercapto-1-hexanol，1 μM），封闭金表面非特异性位点
- 信号标记物：铁金属羰硼烷（Fe-carborane，3,3′-iron-1,2,1′,2′-dicarbollide），共价连接于目标 DNA 5′端，作为氧化还原标记
- 目标识别对象：带 Fe-carborane 的目标 DNA 寡核苷酸（A1，HCMV UL55 互补序列），与捕获探针杂交
- 测量介质：杂交缓冲液（HB，10 mM Tris-HCl、1 M NaCl，pH 7.0）与电化学缓冲液（0.05 M K2HPO4/KH2PO4、0.3 M NaCl，pH 7.0）
中文摘要
本文报道了一种用于电化学检测 DNA 杂交的新型电化学活性标记。作者研究了铁、钴或铬修饰的金属羰硼烷单元，并通过循环伏安法和方波伏安法评估其氧化还原性质。结果表明，铁羰硼烷具有较正的氧化还原电位和较强的电流响应，适合作为共价连接在单链 DNA 上的标记物。在构建的电化学基因传感器中，与人类巨细胞病毒 UL55 基因片段互补的寡核苷酸被标记并作为目标 DNA，与金电极表面自组装的硫醇化捕获探针杂交。作者同时采用压电石英晶体微天平监测 DNA 固定与杂交过程。结果证实，所设计的铁羰硼烷标记可用于 DNA 杂交的电化学检测，并表现出对互补序列的特异性识别。
英文摘要
The evaluation of novel electrochemically active label for electrochemical detection of DNA hybridization is presented. Metallacarborane units modified with iron, cobalt or chromium were investigated. The value of redox potential and relatively strong current signal facilitate usage of Fe-carborane as marker covalently attached to the ssDNA. In electrochemical genosensor the sequence complementary to UL55 gene was labeled and used as a target for biosensor device. Interactions were investigated using electrochemical and piezoelectric methods. Obtained results confirm usefulness of the designed label in electrochemical detection of DNA hybridization.