组成图示
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传感器类型
荧光生物传感器
检测对象
目标DNA序列（target DNA, Cy5标记互补寡核苷酸7）；样品基质：生理缓冲液（250 mM KCl、10 mM MOPS/Tris，pH 7）
检测原理
该传感器利用脂质-寡核苷酸共价物在人工脂质双分子层中的自组装实现识别。双尾脂质化寡核苷酸探针通过疏水链插入POPE/POPC双分子层，识别序列暴露于水相。当Cy5标记的目标DNA进入cis通道并与探针5互补时，在膜-水界面发生碱基配对，形成膜结合DNA双链，使Cy5荧光分子被固定在界面；非互补序列不能形成稳定双链，随缓冲液灌注被洗脱。共聚焦单分子荧光显微镜通过检测膜界面荧光强度和单分子扩散时间变化进行读出：膜结合双链扩散时间由自由扩散约0.23 ms增至膜内约17.23 ms，表明目标被捕获。目标浓度越高，膜结合荧光双链越多，荧光信号越强。该方法未使用酶催化或核酸扩增放大。
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
实验显示该方法具有序列特异性：Cy5标记互补寡核苷酸7与膜固定探针5形成膜结合双链，经多次30 s、1.1 ml/min灌注后仍保留；非互补序列与探针6不形成膜结合双链，荧光聚集体数秒内被洗脱。双分子层电容稳定在>50 pF。膜结合双链扩散时间由自由扩散0.23±0.1 ms增至近膜2.47±0.3 ms，再增至膜内17.23±2.0 ms，约各增加10倍。估算粒子密度约8 particles/mm2，总双分子层约60,000个粒子。荧光强度随灌注缓慢下降，提示膜结合双链与荧光纳米聚集体存在平衡。原文未报告RSD、实际样品回收率或与ELISA/qPCR的定量对比。作者认为该技术可避免固体表面化学固定，为新型DNA芯片和DNA生物传感器提供基础。
传感器的构成
- 微流控基底：光学透明Bilayer Slide微流控样品载体，含PTFE薄膜与100 μm孔径，支撑脂质双分子层并形成cis/trans通道
- 电极：Ag/AgCl电极，用于电容监测双分子层完整性（>50 pF）
- 脂质双分子层：POPE/POPC 8:2（w/w，10 mg/ml正癸烷）自发形成人工膜，作为识别界面
- 识别元件：5′-d(1-p-TAGGTC AATACT)-3′（5）和5′-d(1-p-ATCCAGTTATGA)-3′（6）双尾脂质化寡核苷酸探针，插入膜中提供序列特异性结合位点
- 目标/信号标记物：Cy5标记互补寡核苷酸5′-d[(Cy-5-p)-AGTATTGACCTA]（7），与探针5互补并结合后产生膜界面荧光
- 缓冲介质：250 mM KCl、10 mM MOPS/Tris（pH 7）生理缓冲液，用于灌注和维持双分子层
- 读出装置：共聚焦激光扫描显微镜（Insight Cell 3D）、635 nm激光二极管、40×水浸物镜和雪崩光电二极管检测器，进行单分子荧光检测
中文摘要
本文报道了一种面向新型DNA生物传感器技术的早期实验方法。作者将两种5′端带有双尾脂质修饰的寡核苷酸探针分别插入由POPE/POPC（8:2，w/w）组成的人工脂质双分子层中，该双分子层位于光学透明微流控样品载体的cis和trans通道之间。两个通道均充满生理缓冲液。向cis通道注入用Cy5标记的目标DNA序列后，若该序列仅与其中一种探针互补，则会在脂质双分子层-水相界面形成碱基特异性DNA双链，使标记的互补寡核苷酸被固定在膜上；该膜结合双链可通过单分子荧光光谱和共聚焦显微镜检测，并在多次灌注后仍保持稳定。相反，荧光标记但非互补的DNA序列不能形成稳定的膜结合双链，其荧光聚集体可被快速洗脱。结果表明，在人工脂质双分子层界面可实现无需固体表面化学固定的特异性DNA杂交，为基于脂质-寡核苷酸共价物自组装的新型DNA检测技术提供了初步验证。
英文摘要
A novel technique is described which comprises a base-specific DNA duplex formation at a lipid bilayer-H(2) O-phase boundary layer. Two different probes of oligonucleotides both carrying a double-tailed lipid at the 5'-terminus were incorporated into stable artificial lipid bilayers separating two compartments (cis/trans-channel) of an optically transparent microfluidic sample carrier with perfusion capabilities. Both the cis- and trans-channels are filled with saline buffer. Injection of a cyanine-5-labeled target DNA sequence, which is complementary to only one of the oligonucleotide probes, into the cis-channel, followed by a thorough perfusion, leads to an immobilization of the labeled complementary oligonucleotide on the membrane as detected by single-molecule fluorescence spectroscopy and microscopy. In the case of fluorescent but non-complementary DNA sequences, no immobilized fluorescent oligonucleotide duplex could be detected on the membrane. This clearly verifies a specific duplex formation at the membrane interface.