组成图示
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传感器类型
荧光生物传感器
检测对象
腺苷（adenosine, Ado）；样品基质：未稀释未处理人血清（100% human serum）、HEPES缓冲液
检测原理
该传感器由Tb-DNA供体链、BHQ-1猝灭链和适配体连接链在溶液中自组装成三元双链。未结合腺苷时，Tb3+螯合物与BHQ-1距离接近，Tb3+的545 nm发光通过LRET被BHQ-1猝灭，信号较低。腺苷结合27 nt适配体后，适配体构象改变，使Q链仅靠5个碱基对维持，室温下不稳定而解离，Tb3+与猝灭剂距离增大，LRET猝灭减弱，产生“开启”型发光增强。由于Tb3+发光寿命为毫秒级，采用50 μs延迟时间分辨检测可消除血清自荧光和散射背景，信号随腺苷浓度增加而增强。
检测灵敏度
LOD: 60 μM；低浓度区线性响应（原文未报告线性范围、斜率、R^2）
效应效果
在100%未稀释人血清中，稳态荧光几乎无增强，而50 μs延迟时间分辨检测在约5 mM腺苷时获得约4倍信号增强，稳态仅1.03倍；低浓度区线性响应，LOD为60 μM，低于此前血清适配体检测。5 mM尿苷或胞苷几乎不引起信号变化，选择性保持；Tb配合物在血清中孵育1天仍稳定。响应1 min内达平衡，单次检测仅需20 μL血清，优于常规100–500 μL比色皿。作者认为该策略可推广至其他适配体靶标及时间分辨生物成像。
传感器的构成
- 发光供体标记链：5′-Tb-DNA（Tb strand），5′端连接铽螯合物配合物（terbium chelate complex, Tb complex），含DTPA螯合剂、carbostyril 124天线和马来酰亚胺连接基，作为LRET供体与时间分辨发光源。
- 猝灭受体链：3′-BHQ-1-DNA（Q strand），3′端连接BHQ-1猝灭剂，作为LRET受体，在适配体未结合腺苷时猝灭Tb3+发光。
- 适配体连接链：linker DNA/aptamer strand，包含与Tb链杂交区、与Q链末5 nt杂交区及27 nt腺苷适配体序列，负责组装三元双链并识别腺苷。
- 识别元件：adenosine aptamer（27 nt序列），特异性结合腺苷并诱导构象变化，使Q链解离。
- 信号标记物：Tb3+发光（545 nm发射），通过LRET猝灭/去猝灭产生“开启”型时间分辨信号。
- 样品介质：HEPES buffer（20 mM、200 mM NaCl、pH 7.4）或100% human serum，用于缓冲液验证和未稀释血清直接检测。
- 信号读出：FluoroMax-P fluorimeter或Wallac Victor2 V 1420 multilabel HTS counter，344 nm激发、545 nm发射、50 μs延迟时间分辨检测。
中文摘要
适配体是通过系统进化指数富集（SELEX）获得、可特异性结合多种靶标的单链核酸，已被广泛用于构建生物传感器。然而，在未经稀释和处理的复杂生物介质（如未稀释血清）中直接检测分析物仍面临严重干扰。虽然基于预分离和洗涤步骤的非均相检测策略有所进展，但均相、免处理血清中的直接检测仍十分迫切。本文报道了一种“开启”型发光适配体生物传感器，利用长寿命铽螯合物配合物实现时间分辨检测，从而直接检测未稀释、未处理人血清中的腺苷。该传感器在血清中的检出限为60 μM，并保持与缓冲液体系相当的选择性。作者指出，该方法可借助其他适配体推广到生物介质中多种分析物的直接检测与定量。
英文摘要
Aptamers, single-stranded nucleic acids that can selectively bind to various target molecules, have been widely used for constructing biosensors. A major challenge in this field, however, is direct sensing of analytes in complex biological media such as undiluted serum. While progress has been made in developing an inhomogeneous assay by using a preseparation step to wash away the interferences within serum, a facile strategy for direct detection of targets in homogeneous unprocessed serum is highly desired. We herein report a turn-on luminescent aptamer biosensor for the direct detection of adenosine in undiluted and unprocessed serum, by taking advantage of a terbium chelate complex with long luminescence lifetime to achieve time-resolved detection. The sensor exhibits a detection limit of 60 μM adenosine while marinating excellent selectivity that is comparable to those in buffer. The approach demonstrated here can be applied for direct detection and quantification of a broad range of analytes in biological media by using other aptamers.