组成图示
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传感器类型
其他（液晶光学生物传感器）
检测对象
目标DNA（target DNA，DNA杂交分析；样品基质为缓冲液/溶液）
检测原理
APS/DMOAP混合自组装膜使5CB液晶在玻璃表面垂直取向，交叉偏振下呈暗背景。氨基标记捕获DNA探针经GA交联固定后，目标DNA与报告DNA功能化AuNPs发生杂交，形成三明治结构。AuNP表面可负载大量报告DNA，使杂交后界面DNA面密度显著增加，改变表面形貌与化学组成，破坏液晶近表面取向，诱导5CB由垂直取向转为倾斜或近平面排列。液晶取向变化产生双折射亮斑和干涉色，且双折射域随目标DNA浓度增加而增强。该策略将直接杂交检测限从1 nM降至0.1 pM，实现约4个数量级放大。
检测灵敏度
LOD: 0.1 pM
效应效果
该传感器以交叉偏振光学显微镜观察液晶双折射纹理变化进行读数，无需酶促银沉积等复杂步骤，整个检测仅需一步杂交。选择性方面，等浓度完全互补目标DNA与双碱基错配DNA比较，错配序列的光学信号明显较弱，表明其能区分双碱基错配。灵敏度方面，AuNP介导使检测限由直接杂交的1 nM降至0.1 pM，放大4个数量级。作者认为该方法简单、高灵敏、高选择性，可拓展至多种DNA分析物及生物分子相互作用研究。原文未报告稳定性、重现性、实际样品加标回收率或与ELISA/HPLC/qPCR的定量对比。
传感器的构成
- 基底：玻璃片（glass slide），作为液晶盒基板与光学成像载体
- 取向/功能化修饰层：APS/DMOAP混合自组装膜，提供氨基并诱导5CB垂直取向形成暗背景
- 交联固定层：戊二醛（GA），连接APS/DMOAP膜氨基与氨基标记捕获DNA探针
- 识别元件：氨基标记捕获DNA探针（capture DNA probe），特异性结合目标DNA
- 信号标记/放大元件：报告DNA功能化金纳米粒子（reporter DNA-functionalized AuNPs），携带大量报告DNA提高界面DNA密度
- 液晶换能介质：5CB液晶，填充液晶盒，将界面取向变化转换为双折射光学信号
- 光学读出器件：DMOAP涂覆玻璃片与APS/DMOAP涂覆玻璃片组成的液晶盒（LC cell），在交叉偏振下观察
中文摘要
本文报道了一种基于金纳米粒子（AuNPs）信号增强的新型液晶（LC）生物传感器，用于高灵敏度DNA杂交检测。该传感器以玻璃片为基底，通过(3-氨基丙基)三甲氧基硅烷（APS）与N,N-二甲基-N-十八烷基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷氯化物（DMOAP）混合自组装膜修饰表面，既提供氨基用于固定DNA探针，又诱导5CB液晶垂直取向形成暗背景。氨基标记的捕获DNA探针经戊二醛（GA）交联固定后，与目标DNA及报告DNA功能化AuNPs进行杂交。由于单个AuNP可负载大量报告DNA，杂交后界面DNA面密度显著提高，强烈破坏液晶取向，使原本垂直取向的5CB发生倾斜或近平面排列，在交叉偏振下产生亮斑和双折射纹理。该方法检测限降至0.1 pM，较直接杂交的1 nM提高4个数量级，并能区分完全匹配与双碱基错配DNA。
英文摘要
A novel signal enhanced liquid crystal biosensor based on using AuNPs for highly sensitive DNA detection has been developed. This biosensor not only significantly decreases the detection limit, but also offers a simple detection process and shows a good selectivity to distinguish perfectly matched target DNA from two-base mismatched DNA.