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
L-组氨酸（L-histidine, L-His）；样品基质：缓冲溶液、细胞匀浆（cellular homogenate）
检测原理
L-组氨酸作为辅因子激活单分子DNA酶（uDNAzyme），使其在均相中催化底物链水解并释放寡核苷酸A。寡核苷酸A与5'-Fc标记信号探针共同触发邻近依赖表面杂交（PDSH），并与金电极表面固定的捕获探针杂交形成Y形连接。该结构将二茂铁（Fc）标记物拉近电极表面，使差分脉冲伏安法（DPV）峰电流显著增加，形成“信号开启”响应。无L-组氨酸时，分子信标茎部高熔点和信号探针低熔点设计抑制杂交，背景低。目标浓度越高，水解产物和Y形连接越多，电流响应越大。
检测灵敏度
LOD: 300 nM；线性范围: 1 nM–5 μM（原文抽取文本显示为 1 mM–5 mM）；可定量范围: 1 nM–1 μM（原文抽取文本显示为 1 mM–1 mM）
效应效果
传感器对L-组氨酸具有较高选择性，其他氨基酸即使浓度高10倍也仅引起微弱电流变化。传感界面经85 ℃水浴10 min可再生，重复使用6次以上无明显电流损失。在5000 cells mL^-1细胞匀浆加标样品中，峰电流增强与缓冲溶液相近，信背比略降，表明可应用于复杂生物样品。其灵敏度与采用内切核酸酶信号放大的荧光DNA酶传感器相当，作者认为该策略可推广至多种金属离子或中性分子检测。
传感器的构成
- 基底/换能器：金电极（Au electrode），提供电化学换能与电子传递
- 捕获探针层：3'-巯基修饰寡核苷酸捕获探针（3'-SH capture probe），通过Au–S化学吸附固定于金表面
- 封闭层：6-巯基己醇（MCH），封闭金电极非特异性吸附位点
- 识别元件：单分子DNA酶（uDNAzyme），由DNAzyme链与substrate链经10个T碱基连接成分子信标结构，识别L-组氨酸并催化水解
- 信号释放产物：寡核苷酸A（oligonucleotide A），uDNAzyme水解后释放，与信号探针触发PDSH
- 信号标记层：5'-二茂铁修饰寡核苷酸报告探针（5'-Fc signal probe），参与杂交并将Fc靠近电极
- 读出元件：差分脉冲伏安法（DPV），检测Fc氧化还原峰电流变化
中文摘要
本文提出一种基于邻近依赖表面杂交（PDSH）策略的“信号开启”电化学DNA酶生物传感器，用于高灵敏检测辅因子分子。传感器以金电极为换能器，表面通过Au–S键固定3'-巯基捕获探针，并用6-巯基己醇（MCH）封闭非特异位点。识别单元为单分子DNA酶（uDNAzyme），由DNA酶链与底物链经10个T碱基连接形成分子信标结构；在L-组氨酸存在下，DNA酶在均相中被激活并水解底物链，释放寡核苷酸A。该产物与5'-二茂铁（Fc）标记信号探针共同触发PDSH，与电极表面捕获探针杂交形成Y形连接，使Fc靠近电极，DPV峰电流显著增强。无目标物时背景低。该传感器对L-组氨酸检出限为300 nM，在细胞匀浆中仍有效，具有简单、灵敏、可重复使用等特点。
英文摘要
A proximity-dependent surface hybridization strategy is employed for designing a "signal-on" electrochemical DNAzyme biosensor. By taking advantage of the high sensitivity of the PDSH strategy, and by realizing the enzymatic hydrolysis reaction in a homogenous system with a unimolecular design, the proposed biosensor shows a very high sensitivity to target molecules.