组成图示
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传感器类型
其他（多模态CMOS微阵列DNA生物传感器：荧光与酶增强电化学检测）
检测对象
生物素标记靶寡核苷酸（biotinylated target oligonucleotide, DNA）；样品基质：PBS/2XPBST缓冲液稀释液
检测原理
靶标为5′-生物素标记寡核苷酸，与固定在Ppy膜或Pt电极上的互补DNA探针杂交。杂交后，链霉亲和素结合生物素：荧光通道中Cy5-SA结合后，在激发光下发射荧光，信号随靶标浓度升高而增强；Ppy和Pt电极会对Cy5产生猝灭，探针末端氨基/巯基及20T连接臂增大染料与电极距离，从而提高荧光。电化学通道中HRP-SA结合后，在TMB底物存在下催化产生可被Pt电极检测的电化学信号，经CMOS电路读出，信号亦随靶标浓度增加。两种通道均利用生物素-链霉亲和素高亲和结合和酶催化放大。
检测灵敏度
原文未报告LOD、线性范围、灵敏度斜率或R^2。
效应效果
非互补探针背景可忽略，显示良好序列选择性。电化学检测比荧光检测灵敏约10倍；ECD最优Ppy沉积为30 nA/1 s，荧光最优为260 nA/1 s。5′氨基探针使荧光信号较未修饰探针提高近8倍，巯基探针提高10倍以上；ECD中氨基/巯基探针信号提高2–2.5倍。20T连接臂使荧光提高33%、ECD提高22%。95 ℃加热1 h后荧光信号提高50–70%，但ECD降至背景，提示改变Ppy电导而非探针。芯片可剥离重复使用，未报告RSD与实际样品回收率。作者认为该平台可用于蛋白、肽、病原体和核酸标志物的多重正交检测。
传感器的构成
- 基底/换能器：CMOS微阵列上的铂（Pt）微电极（12,544个独立寻址电极），提供电化学合成与检测界面。
- 修饰层：电聚合聚吡咯（Ppy）膜（由吡咯电聚合形成），沉积于单个Pt电极，用于固定DNA探针并影响电导率与荧光猝灭。
- 识别元件：商品化合成或原位电化学合成的DNA探针（互补/非互补寡核苷酸，5′端未修饰、氨基、巯基或氨基20T连接臂），与靶标杂交。
- 封闭层：PBSC蛋白封闭液（及PBST/PBS/硫酸钠洗涤），抑制非特异结合；部分实验用丙醇胺、半胱氨酸或硫代乙醇酸预处理Ppy。
- 信号标记物（荧光）：Cy5-链霉亲和素（Cy5-SA），结合生物素靶标后产生荧光。
- 信号标记物（电化学）：HRP-链霉亲和素（HRP-SA，Poly-80-HRP Streptavidin），结合生物素靶标后催化底物。
- 电子供体/底物：TMB Conductivity 1 Component HRP Microwell Substrate（TMB底物），在HRP催化下产生可电化学检测信号。
中文摘要
CombiMatrix微阵列具有12544个独立电极，可在原位电化学合成用户定义的DNA探针。作为替代方案，本研究将商品化合成的DNA探针固定于电聚合聚吡咯（Ppy）修饰的单个电极上。杂交检测采用生物素标记靶寡核苷酸，分别以Cy5-链霉亲和素进行荧光检测，或以辣根过氧化物酶（HRP）-链霉亲和素进行酶增强电化学检测。通过改变Ppy沉积条件、DNA探针末端基团及其他影响荧光猝灭和电导率的因素，优化检测效率，并将优化结果与相同DNA序列原位合成探针的微阵列进行比较。固定化探针产生更高的荧光信号，可能因其增大了靶标上Cy5与Ppy及铂电极猝灭效应之间的空间距离。
英文摘要
The CombiMatrix microarray with 12,544 electrodes supports in situ electrochemical synthesis of user-defined DNA probes. As an alternative, we immobilized commercially synthesized DNA probes on individual electrodes coated with electropolymerized polypyrrole (Ppy). Hybridization was measured using a biotinylated target oligonucleotide and either Cy5-streptavidin and fluorescence detection or horseradish peroxidase-streptavidin and enzyme-enhanced electrochemical detection. Detection efficiencies were optimized by varying the deposition of the Ppy, the terminal groups on the DNA probes, and other factors that impacted fluorescence quenching and electrical conductivity. Optimized results were compared against those obtained using a microarray with the same DNA sequences synthesized in situ. Immobilized probes produced higher fluorescence signals, possibly by providing a greater stand off between the Cy5 on the target oligonucleotide and the quenching effects of the Ppy and the platinum electrode.