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
磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因（PEP gene，PEP转基因DNA片段）；样品基质：转基因作物DNA（实验采用Tris–HCl/SSC缓冲液）
检测原理
该传感器以GCE为基底，先电聚合Pty膜，再电沉积Au–PtNPs，最后将氨基修饰ssDNA探针固定于Au–PtNPs/Pty表面。Pty膜本身绝缘，使电荷转移电阻Ret升高；Au–PtNPs具有良好导电性并增大电极表面积，与Pty协同改善电子传递。目标PEP基因cDNA与探针杂交后形成dsDNA层，双链DNA骨架带负电且结构更致密，阻碍[Fe(CN)6]3−/4−向电极表面扩散和电子转移，使Ret进一步增大。以杂交前后ΔRet为无标记信号，目标DNA浓度越高，dsDNA层越厚/界面阻碍越强，ΔRet越大，在1.0×10−12 M至1.0×10−7 M范围内与log C呈线性关系。
检测灵敏度
LOD: 3.6 × 10−13 M；线性范围: 1.0 × 10−12 M–1.0 × 10−7 M；回归方程: ΔRet (Ω) = 500.49 log C + 6664.4；灵敏度斜率: 500.49 Ω/log C；相关系数: r = 0.9986
效应效果
该传感器对互补PEP cDNA的阻抗响应显著，非互补序列、1碱基错配和2碱基错配序列的响应明显较低，表明其具有良好序列选择性。五个独立制备的电极检测1.0×10−10 M目标DNA时，相对标准偏差（RSD）为5.16%，重现性良好。杂交电极经沸水10 min变性、冰盐浴冷却后可再生，连续使用5次后仍保留初始信号的83%，再生能力较好。文中未报告实际转基因作物样品加标回收率，也未与ELISA、HPLC或qPCR进行定量对比。作者认为该无标记EIS DNA传感器具有高灵敏度、良好选择性、稳定性和重现性，适用于转基因作物中PEP基因片段的快速检测。
传感器的构成
- 基底/工作电极：玻璃碳电极（GCE，Φ=2 mm），经Al2O3抛光，作为电化学换能器基底
- 功能修饰层：电聚合酪胺（Pty）膜，在0.3 M NaOH/0.1 M tyramine甲醇中循环伏安制备，提供氨基结合位点并作为Au–PtNPs成核平台
- 纳米材料修饰层：金铂合金纳米粒子（Au–PtNPs），由1 mM HAuCl4和1 mM H2PtCl6在0.2 M Na2SO4中于−0.2 V恒电位沉积1500 s，增强导电性、增大表面积并与Pty协同
- 识别元件：氨基修饰单链探针DNA（ssDNA probe，5′-NH2-CAG CAC CTA GGC ATA GGT TC-3′），通过氨基与Au–PtNPs亲和固定，用于捕获互补PEP基因序列
- 识别产物：双链DNA（dsDNA）层，由探针与PEP互补DNA（cDNA）杂交形成，增加界面负电荷并阻碍电子转移
- 氧化还原探针：[Fe(CN)6]3−/4−（5.0 mM K3[Fe(CN)6]/K4[Fe(CN)6]，0.1 M KCl），作为EIS信号指示物
- 支持电解质：0.1 M KCl，提供离子导电环境
- 检测仪器：CHI 660C电化学分析仪，三电极体系（GCE工作电极、SCE参比电极、Pt丝辅助电极），EIS频率10^5 Hz–0.1 Hz
中文摘要
本文报道了一种基于金铂合金纳米粒子（Au–PtNPs）与电聚合酪胺（Pty）膜集成的电化学阻抗DNA生物传感器，用于检测磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEP）基因。Pty膜通过静电吸附作为Au–PtNPs的理想结合平台，Au–PtNPs与Pty对经典氧化还原探针[Fe(CN)6]3−/4−的电化学信号具有协同增强作用。作者采用循环伏安法、差分脉冲伏安法和电化学阻抗谱（EIS）分别考察了Au–PtNPs/Pty的电化学性质以及DNA固定和杂交特征。该无标记EIS方法可检测部分转基因作物中存在的PEP转基因特异性DNA序列。传感器对目标DNA的动态检测范围为1.0×10−12 M至1.0×10−7 M，检出限为3.6×10−13 M，并具有良好的选择性、稳定性和重现性。
英文摘要
Fabrication of an electrochemical impedimetric DNA biosensor based on the integration of Au-Pt alloy nanoparticles (Au-Pt(NPs)) and electropolymerized polytyramine (Pty) film for the detection of phosphoenolpyruvate carboxylase (PEP) gene is described in this article, where Pty films acted as an ideal combination platform for Au-Pt(NPs) via electrostatic adsorption. The electrochemical properties of the Au-Pt(NPs)/Pty, the characteristics of the immobilization and hybridization of DNA were investigated by cyclic voltammetry, differential pulse voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy (EIS), respectively. Primary study indicated that Au-Pt(NPs)/Pty had a synergistic effect on the electrochemical signal of [Fe(CN)(6)](3-/4-), which served as the classic redox probe in the most electrochemical impedimetric sensors. DNA sequence-specific of PEP transgene existed in some transgenic crops was detected by this EIS protocol. The dynamic detection range of this DNA electrochemical biosensor to the DNA target sequence was from 1.0×10(-12)M to 1.0×10(-7)M. The detection limit was measured to be 3.6×10(-13)M. The DNA biosensor also had good selectivity, stability and reproducibility.