组成图示
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传感器类型
电化学生物传感器
检测对象
p53基因第223密码子点突变单链寡脱氧核苷酸（p53 codon 223 point mutation ss-ODN, 5'-TGAGCCGCTTGAGGTTG-3'）；样品基质：PBS缓冲液中的ss-ODN溶液
检测原理
该传感器基于分子印迹聚合物（MIP）的序列特异性识别与电化学安培检测。制备时，17-mer ss-ODN模板与邻苯二胺（o-PD）在ITO表面通过静电作用和氢键自组装，随后o-PD电聚合形成PoPD膜；模板经碱性乙醇-水溶液洗脱后，PoPD膜中留下与目标ss-ODN尺寸、形状和官能团匹配的空腔。检测时，目标突变ss-ODN与印迹空腔特异性结合，改变PoPD/ITO界面的电荷分布、孔隙结构和电子转移阻力，从而调制溶液中铁氰化钾/亚铁氰化钾（Fe(CN)6^3-/4-）氧化还原探针在电极表面的电子转移效率。通过三电极安培或循环伏安法读取电流变化Δi，目标浓度越高，结合事件越多，Δi越大，在0.01–300 fM范围内呈线性响应。该体系未使用酶或核酸扩增放大，主要依靠MIP高亲和识别和氧化还原探针实现信号转换。
检测灵敏度
LOD: 0.01 fM；线性范围: 0.01–300 fM；灵敏度: 0.62 μA/fM；R^2 = 0.998；响应时间: 14 s
效应效果
该传感器表现出良好的序列选择性和稳定性。在200 fM目标ss-ODN存在下，连续加入10–100 fM单碱基错配类似ss-ODN，安培响应相对误差小于±4.65%；类似物单独引起的电流响应约为±4.97%，表明MIP/ITO对目标序列具有较高亲和力。NIP/ITO对照对目标和类似物均无特异性响应。室温储存约20周后电流响应基本保持；温度20–35°C中，25–30°C为最优，相对吸附常数Ar=1.031。同一电极5次测量200 fM的RSD为±5.28%，10个不同电极的RSD为±4.63%，至少10次测试无明显衰减。作者认为该传感器具有低成本、长货架期、高灵敏度、宽线性范围和快速响应等优点，可用作基因诊断和感染病检测模型。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：ITO玻璃（indium-tin oxide, ITO）导电玻璃，作为工作电极基底并传导电子
- 功能单体/印迹前驱体：邻苯二胺（o-phenylenediamine, o-PD），在pH 5.2醋酸缓冲液中电聚合形成PoPD膜
- 模板/识别空腔形成：17-mer ss-ODN（p53基因第223密码子点突变序列，5'-TGAGCCGCTTGAGGTTG-3'），与o-PD自组装并在洗脱后留下印迹空腔
- 印迹聚合物识别层：聚邻苯二胺（poly(o-phenylenediamine), PoPD）分子印迹聚合物（MIP）膜，提供序列特异性结合位点
- 氧化还原探针/信号介质：铁氰化钾/亚铁氰化钾（Fe(CN)6^3-/4-），在PBS中作为可逆氧化还原探针，其电子转移受结合事件调制
- 参比/对电极与读出：Ag/AgCl参比电极、Pt对电极和ALS/HCH 852CB电位计，用于三电极安培/循环伏安检测
中文摘要
本研究制备并表征了一种安培型序列特异性分子印迹单链寡脱氧核苷酸（ss-ODN）生物传感器。以17-mer ss-ODN为模板、邻苯二胺（o-phenylenediamine）为功能单体，在氧化铟锡（ITO）玻璃基底上通过电聚合制备ss-ODN/聚邻苯二胺（PoPD）/ITO电极，随后用灭菌碱性乙醇-水溶液洗脱模板，得到ss-ODN印迹PoPD/ITO电极。采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）和循环伏安法（CV）对电极进行表征。在含铁氰化钾/亚铁氰化钾的PBS缓冲液中，以印迹PoPD/ITO为工作电极，传感器对目标ss-ODN浓度在0.01–300 fM范围内呈现线性安培电流响应，灵敏度为0.62 μA/fM，响应时间为14 s。该新型分子印迹ss-ODN生物传感器具有成本低、储存稳定性好、灵敏度高和选择性好的优点，有望用于商业化基因传感器。
英文摘要
An amperometric sequence-specific molecularly imprinted single-stranded oligodeoxyribonucleotide (ss-ODN) biosensor was fabricated and characterised in this study. Using ss-ODN as the template and o-phenylenediamine as the functional monomer, the ODN biosensor was fabricated by an electropolymerisation process on an indium-tin oxide (ITO) coated glass substrate. The template ss-ODN was washed out of the ss-ODN/poly(o-phenylenediamine)(PoPD)/ITO electrode using sterilised basic ethanol-water. The resulting ss-ODN imprinted PoPD/ITO electrode was characterised using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM) and cyclic voltammetry (CV). The amperometric responses, i.e., Δi as a function of the target ss-ODN concentration was studied. The biosensor using ss-ODN imprinted PoPD/ITO as the working electrode showed a linear Δ current response to the target ss-ODN concentration within the range of 0.01-300 fM. The biosensor showed a sensitivity of 0.62 μA/fM, with a response time of 14s. The present novel molecularly imprinted ss-ODN biosensor could greatly benefit in terms of cost-effectiveness, storage stability, ultra sensitivity and selectivity together with the potential for improved commercial genetic sensors.