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（target DNA，序列 GAG TTA CTG GTG CTG AATG）；样品基质：NEB buffer 1 缓冲液（10 mM Bis Tris Propane–HCl、10 mM MgCl2、1 mM DTT、pH 7.0）
检测原理
5′-FAM标记的单链DNA探针在无目标DNA时与GO通过疏水作用和π-π堆积结合，FAM荧光被强烈猝灭。加入目标DNA后，探针与目标互补杂交形成含平齐3′末端的双链DNA。Exo III识别平齐3′末端并逐步切除单核苷酸，使目标DNA从双链中释放，同时释放FAM标记片段。释放的目标DNA可再次与另一探针杂交，循环催化产生更多FAM。游离FAM与GO亲和力弱，不被强烈猝灭，因此荧光强度随目标DNA浓度增加而升高。通过荧光光谱仪在494 nm激发、518 nm发射检测，实现目标DNA定量。
检测灵敏度
LOD: 20 pM；动态范围: 50 pM–300 nM；线性范围: 50 pM–100 nM
效应效果
该体系在含Exo III条件下，10 nM目标DNA引起235.2 ± 21%的荧光增强，而无Exo III时仅73.2 ± 9%，说明酶辅助循环放大显著。300 nM目标DNA时荧光增强约18倍。选择性方面，完全匹配目标DNA产生8.9倍荧光增强，单碱基错配DNA 1和DNA 2分别仅4倍和2倍，双碱基错配DNA仅2倍，表明可区分完全匹配与错配序列。文中未报告长期稳定性、重现性RSD、实际样品加标回收率或与ELISA/HPLC/qPCR的直接对比。作者认为该方法简便、快速、成本低，可作为多种DNA灵敏检测的通用平台。
传感器的构成
- 纳米材料猝灭层：氧化石墨烯（GO），作为超强荧光猝灭剂，通过疏水作用和π-π堆积结合单链FAM探针，降低背景荧光。
- 识别元件：5′-FAM标记单链DNA探针（ssDNA probe，序列 CAG CAC CAG TAA CTC），与目标DNA互补杂交形成双链结构。
- 信号标记物：羧基荧光素（FAM），标记于探针5′端，被Exo III切割释放后产生可测荧光。
- 信号放大元件：III型外切核酸酶（Exo III），从平齐3′末端逐步切除单核苷酸，实现目标DNA循环释放和信号放大。
- 反应缓冲体系：NEB buffer 1（10 mM Bis Tris Propane–HCl、10 mM MgCl2、1 mM DTT、pH 7.0），维持杂交与酶切反应。
中文摘要
基于氧化石墨烯（GO）的超强荧光猝灭能力和III型外切核酸酶（Exo III）辅助信号放大，本文开发了一种简便、灵敏、快速且低成本的DNA检测方法。体系中，5′端标记羧基荧光素（FAM）的单链DNA探针在无目标DNA时与GO通过疏水作用和π-π堆积结合，荧光被强烈猝灭；加入目标DNA后，探针与目标互补杂交形成含平齐3′末端的双链结构，Exo III从平齐3′末端逐步切除单核苷酸，使目标DNA被释放并循环催化下一轮杂交与切割，从而释放FAM荧光基团。由于游离FAM与GO亲和力弱，荧光强度随目标DNA浓度增加而增强。该方法对目标DNA的检出限为20 pM，低于此前无酶放大的GO基DNA传感器，可为多种DNA的灵敏检测提供通用传感平台。
英文摘要
Based on the super fluorescence quenching efficiency of graphene oxide and exonuclease III aided signal amplification, we develop a facile, sensitive, rapid and cost-effective method for DNA detection. In the presence of target DNA, the target-probe hybridization forms a double-stranded structure and exonuclease III catalyzes the stepwise removal of mononucleotides from the blunt 3' termini of probe, resulting in the recycling of the target DNA and signal amplification. Therefore, our proposed sensor exhibits a high sensitivity towards target DNA with a detection limit of 20 pM, which was even lower than previously reported GO-based DNA sensors without enzymatic amplification, and provides a universal sensing platform for sensitive detection of DNA.