组成图示
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传感器类型
比色生物传感器
检测对象
BRCA-1 单碱基错配DNA（single-mismatched BRCA-1 DNA）、完全匹配BRCA-1 DNA（perfectly matched BRCA-1 DNA）；样品基质：PBS缓冲液、人血清（1/5稀释及未稀释）
检测原理
检测采用均相夹心杂交策略。链霉亲和素磁珠PMP上的生物素捕获探针先与目标BRCA-1 DNA杂交，经磁分离去除游离DNA；随后加入Au-NP检测探针，其表面OEG-DNA与目标DNA互补区杂交。在优化盐浓度0.25 M Na+ PBS中，完全匹配双链因静电屏蔽和离子稳定而杂交效率高，单碱基错配双链稳定性低、杂交效率显著下降。结合目标的金纳米探针随PMP被磁分离去除，未杂交金纳米探针保留在上清中。金纳米粒子的表面等离子体共振吸光度在527 nm处与未结合探针量成正比：目标浓度越高，被捕获的金纳米探针越多，上清吸光度越低。盐浓度作为严格性调节手段，无需热循环即可实现单碱基错配区分。
检测灵敏度
线性范围: 100 aM–100 pM；线性较好范围: 100 aM–100 fM
效应效果
在0.25 M Na+ PBS条件下，方法可区分完全匹配BRCA-1 DNA与四种单碱基错配序列，错配杂交效率按A:T、G:T、C:T、T:T顺序降低，表明其对碱基错配具有选择性。10 pM目标DNA在缓冲液、1/5稀释血清和未稀释血清中均可检测，10 nM非同源DNA不产生明显干扰，说明抗干扰能力较好。10 pM目标溶液5次重复测量相对标准偏差为7%，再生效率可接受。作者认为该金纳米粒子比色策略简单、低成本、无需热循环，可用于人血清中BRCA-1单碱基错配DNA检测及乳腺癌早期风险预测。
传感器的构成
- 捕获基底：链霉亲和素包被磁珠（PMP，Streptavidin-coated MagnetSphere Para-Magnetic Particles），用于捕获目标DNA并磁分离
- 捕获探针：生物素标记捕获DNA（biotinylated capture probe），通过生物素—链霉亲和素结合固定于PMP并杂交捕获目标DNA
- 金纳米粒子：15 nm Au-NPs，由HAuCl4·3H2O/柠檬酸钠还原制备，提供表面等离子体共振吸光度信号
- 纳米材料修饰层：OEG混合自组装单层（EG6COOH/EG3OH，1:9），稳定Au-NPs、提供羧基连接位点并降低非特异吸附
- 识别元件：氨基功能化寡核苷酸检测探针（amine-functionalized DNA detection probe），经EDC/NHS偶联至Au-NPs，识别目标DNA
- 封闭剂：BSA与PEG（2% BSA、5% PEG封闭液；1% BSA保存液），封闭非特异结合位点
- 信号读出：UV-vis分光光度计（527 nm），测量未杂交Au-NP探针吸光度
中文摘要
本研究报道了一种基于金纳米粒子（Au-NP）的DNA检测策略，用于高灵敏、高特异的DNA诊断应用。作者构建了由Au-NP、DNA和链霉亲和素包被磁珠（PMP）组成的夹心检测格式：PMP通过生物素—链霉亲和素作用捕获并磁分离目标DNA，而修饰有寡核苷酸检测序列的Au-NP则负责识别目标并产生信号。由于在相对较低盐浓度溶液中，单碱基错配DNA双链结构稳定性显著降低，作者系统考察了不同杂交缓冲液对杂交效率的影响，并确定优化盐浓度可用于区分单碱基错配DNA（MMT）与完全匹配DNA（PMT）。目标分析物的定量信息由此转化为比色信号，可借助低成本紫外-可见分光光度法进行简便、定量测量。结果表明，该方法是一种简单、经济且适用于单碱基错配DNA检测的策略。
英文摘要
In this study, a gold nanoparticle (Au-NP)-based detection method for sensitive and specific DNA-based diagnostic applications is described. A sandwich format consisting of Au-NPs/DNA/PMP (Streptavidin-coated MagnetSphere Para-Magnetic Particles) was fabricated. PMPs captured and separated target DNA while Au-NPs modified with oligonucleotide detection sequences played a role in recognition and signal production. Due to the much lower stability of mismatched DNA strands caused by unstable duplex structures in solutions of relatively low salt concentration, hybridization efficiency in the presence of different buffers was well investigated, and thus, the optimized salt concentration allowed for discrimination of single-mismatched DNA (MMT) from perfectly matched DNA (PMT). Therefore, quantitative information concerning the target analyte was translated into a colorimetric signal, which could easily and quantitatively measured by low-cost UV-vis spectrophotometric analysis. The results indicated this to be a very simple and economic strategy for detection of single-mismatched DNA strands.