组成图示
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传感器类型
比色生物传感器
检测对象
双链DNA（dsDNA，模型为牛胸腺DNA ctDNA）、杆状病毒核酸、质粒DNA；样品基质：Tris-HCl缓冲液、稀释人血清
检测原理
该传感器以Ru(bpy)2(dppx)2+（Ru）和NAC-CdTe量子点（QDs）构成双荧光探针体系。无dsDNA时，Ru通过静电作用靠近QDs表面，有效猝灭QDs的553 nm绿色荧光，液滴呈暗色。加入dsDNA后，Ru优先与双链DNA结合，离开QDs表面，使QDs荧光恢复；同时Ru因结合dsDNA产生609 nm红色荧光。dsDNA浓度越高，被dsDNA结合的Ru越多，QDs绿色荧光恢复程度和Ru红色荧光增强程度越大，液滴颜色由暗色逐渐变为橙色。微阀液滴平台将QDs、Ru和DNA液滴按需融合，反应在数分钟内完成，最后用荧光显微镜/CCD拍摄图像，通过颜色或荧光强度定量dsDNA。
检测灵敏度
LOD: 1.0 pg（缓冲液）；LOD: 0.9 pg（稀释人血清）；线性范围: 2.0–20 pg（缓冲液）；线性范围: 3.0–21 pg（人血清）
效应效果
该传感器对牛胸腺DNA（ctDNA）具有良好灵敏度和特异性，缓冲液中线性范围2.0–20 pg，检出限1.0 pg；稀释人血清中线性范围3.0–21 pg，检出限0.9 pg。选择性方面，葡萄糖、溶菌酶和BSA未引起可检测颜色变化；RNA与ctDNA颜色差异明显，非互补DNA与互补DNA对差异较小，表明在一定范围内对dsDNA有较好选择性。作者还检测了杆状病毒核酸和质粒DNA，均获得良好响应。整个检测试剂消耗不超过2 μL，耗时数分钟，并可实时可视化。与部分已报道方法相比，灵敏度高于某些方法，虽不及个别方法，但试剂用量更小、检测更快速简便。文中未报告RSD和加标回收率。
传感器的构成
- 基底/微流控芯片：三层PDMS微流控芯片（底层玻璃、中层气动微阀、上层流体层），用于形成通道、T型结、融合区和检测区，实现液滴按需生成、融合与捕获。
- 液滴反应相：水相试剂（10 mM Tris-HCl，pH 7.5，10 mM NaCl）与矿物油/Span 80油相，用于形成离散液滴并隔离反应体系。
- 荧光探针/信号标记物：水溶性N-乙酰半胱氨酸（NAC）包覆CdTe量子点（QDs），发射峰553 nm，作为荧光供体，被Ru猝灭后随dsDNA竞争恢复。
- 猝灭剂/识别报告物：Ru(bpy)2(dppx)2+（Ru），通过静电作用靠近QDs猝灭其荧光，并与dsDNA结合产生609 nm红色荧光，作为dsDNA报告物。
- 识别/结合事件：双链DNA（dsDNA，模型为牛胸腺DNA ctDNA），与Ru结合并竞争QDs表面Ru，引起QD荧光恢复和Ru荧光增强。
- 读出装置：荧光显微镜与CCD相机（Axio Observer.A1、Spot RT3），在蓝光激发下拍摄液滴荧光图像，通过图像处理获得颜色与荧光强度。
中文摘要
我们开发了一种新的基于发光的比色液滴平台，用于双链DNA（dsDNA）的测定。该比色传感器通过选择由水溶性N-乙酰半胱氨酸包覆的CdTe量子点（QDs）和Ru(bpy)2(dppx)2+（Ru）组成的荧光探针组合实现。为提供便捷低成本的比色液滴平台，采用微阀技术精确调节液滴尺寸，实现多液滴按需融合与捕获，并在单芯片上实现DNA浓度梯度。在该比色传感器中，Ru既作为QDs的有效猝灭剂，又作为dsDNA的报告物。随着dsDNA浓度增加，由于dsDNA与QDs竞争结合Ru，观察到逐渐增强的颜色响应。在最优条件下，该生物传感系统对牛胸腺DNA表现出良好的灵敏度和特异性，检出限为1.0 pg；在稀释人血清中亦具有一致性能，检出限为0.9 pg。该液滴生物传感器为dsDNA分析提供了高效、快速和可视化的方法。比色液滴平台可作为研究蛋白质和病毒等有限且珍贵试剂的简单工具。
英文摘要
We have developed a new luminescence-based colorimetric droplet platform for the determination of double-stranded DNAs (dsDNA). This colorimetric sensor was realized via choosing a fluorescent ensemble probe comprising water-soluble N-acetylcysteine-capped CdTe quantum dots (QDs) and Ru(bpy)(2)(dppx)(2+) (Ru). To provide a convenient and low cost droplet platform for colorimetry, the microvalve technique was adapted to adjust droplet size precisely, achieve the desired fusion of multiple droplets and trap droplets on demand, as well as implement concentration gradients of DNA on a single chip. In the colorimetric sensor, Ru served as both an effective quencher for QDs and a reporter for dsDNA. With increasing concentration of dsDNA, a gradually enhanced color response was observed because of the competition of dsDNA with QDs for Ru. Under the optimum conditions, this biosensing system exhibited not only good sensitivity and specificity for calf thymus DNA with the detection limit of 1.0 pg, but also coincident performances in diluted human serum with the detection limit of 0.9 pg. The droplet biosensor provides a highly efficient, rapid and visual method for dsDNA analysis. The colorimetric droplet platform could be useful as a simple research tool for the study of limited and precious regents such as protein and virus samples, etc.