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
目标单链DNA（target ssDNA，PML/RARα融合基因互补序列）；样品基质：杂交缓冲液（10 mM磷酸盐缓冲液，0.1 M NaCl，pH 7.4）
检测原理
该传感器以金电极为换能器，SH-ssDNA探针在室温下与金表面形成躺卧构象，碱基与Au相互作用，BSA封闭暴露金位点并稳定该构象。目标ssDNA加入后，与探针通过碱基互补配对形成dsDNA，探针由柔性单链变为刚性双链，原本吸附在金表面的碱基脱附并进入双螺旋内部，使电极-溶液界面产生自由空间。[Fe(CN)6]3-/4-因此更易接近金表面，电荷转移电阻Rct下降。目标DNA浓度越高，杂交程度越高，Rct下降越明显，Rct与浓度对数呈线性关系。整个过程无标记、无酶或核酸扩增放大。
检测灵敏度
LOD: 40 fM；线性范围: 1.0 × 10−13–1.0 × 10−8 M；回归方程: Rct(Ω) = 36306.6–7366.1 log CDNA (pM)；灵敏度斜率: -7366.1 Ω/log pM；R^2 = 0.9995
效应效果
在10 nM浓度下，完全互补目标DNA使Rct显著下降，非互补DNA和鲑鱼精DNA几乎不引起阻抗变化，单碱基错配序列与互补序列响应差异明显，表明传感器具有较高选择性。去除干扰序列后重新加入互补序列，阻抗谱与首次互补杂交结果接近，说明识别界面可重复响应。作者将该传感器灵敏度与多种EIS DNA传感器比较，其LOD优于3.5 nM、3.8 pM、0.5 nM、1 nM和0.01 nM等报道值。文中未报告RSD、长期稳定性或实际样品加标回收率。作者认为该无标记、简便策略可用于临床诊断、食品安全、生物威胁检测和法医分析。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：金电极（Au electrode，d=2 mm），经Al2O3抛光和0.5 M H2SO4电化学清洗，作为EIS工作电极
- 识别元件：巯基修饰单链DNA探针（SH-ssDNA probe），室温2 h固定，通过S–Au键和碱基–Au相互作用形成躺卧构象
- 封闭/保护剂：牛血清白蛋白（BSA，0.5%），封闭暴露金位点并维持ssDNA躺卧构象
- 氧化还原探针：[Fe(CN)6]3-/4-（各4 mM，0.1 M KCl），用于EIS测量电荷转移电阻
- 检测介质：杂交缓冲液（10 mM磷酸盐缓冲液，0.1 M NaCl，pH 7.4）与固定缓冲液（10 mM Tris–HCl，1 mM EDTA，1 M NaCl，pH 8.0）
- 电化学池：饱和甘汞电极（SCE）和铂丝对电极，构成三电极体系
中文摘要
本文报道了一种基于识别界面构象变化的超灵敏电化学阻抗谱DNA生物传感器。传统EIS DNA传感器通常依赖杂交后双链DNA的负电荷和空间位阻阻碍[Fe(CN)6]3-/4-接近电极，使电荷转移电阻增加，但高密度识别界面信号变化有限。本文利用巯基修饰单链DNA探针在室温下与金表面形成躺卧构象，碱基与金相互作用，并用BSA封闭暴露金位点、稳定该构象。目标DNA杂交后，探针由柔性单链变为刚性双链，碱基从金表面脱附并进入螺旋内部，使电极-溶液界面出现自由空间，氧化还原探针更易接近金表面，Rct下降。该方法无需额外放大，检出限达40 fM，线性范围为1.0×10−13–1.0×10−8 M，R^2为0.9995，并能区分完全互补、单碱基错配、非互补及鲑鱼精DNA序列，适用于核酸检测。
英文摘要
An ultrasensitive electrochemical impedance spectroscopic deoxyribonucleic acid biosensor has been developed based on the conformational change of the deoxyribonucleic acid recognition interface with lodging probes. Pairing process leads to desorption of deoxyribonucleic acid bases from the gold surface, leading to a significant change of the interfacial conformation and the charge transfer resistance. Remarkably low detection limits down to 40 fM are thus obtained without any additional amplification step.