传感器类型
荧光生物传感器
检测对象
ATP(adenosine triphosphate,三磷酸腺苷);样品基质:溶液样品(未明确实际生物基质)
检测原理
该传感器利用ATP依赖的T4 DNA连接酶反应和GO对不同DNA结构的吸附差异实现荧光检测。FAM标记模板T1与P1、P2杂交形成带缺口的DNA双链。当存在ATP时,T4 DNA连接酶以ATP为辅因子催化缺口连接,生成热稳定的无缺口双链;45°C热变性后仍保持双链,难以被GO吸附,FAM荧光保留,信号增强。当ATP不足或不存在时,连接反应不发生,热变性使双链解离为单链DNA,GO选择性吸附单链DNA并猝灭FAM荧光,信号降低。因此520 nm荧光强度随ATP浓度升高而增强,无需核酸扩增即可实现高灵敏检测。
检测灵敏度
LOD: 0.3 nM;线性范围: 0.5–100 nM;斜率: 5.065;线性方程: F = 5.065C + 274.9;R^2 = 0.995
效应效果
该传感器对ATP具有较高选择性:在200 nM腺苷(A)、ADP、AMP、CTP、GTP和UTP存在下,荧光响应均很弱,明显低于ATP的强响应,说明可区分ATP与其类似物。方法无需扩增,操作简便,线性范围为0.5–100 nM,检出限0.3 nM,比先前扩增适配体法低两个数量级,并与连接触发DNAzyme级联扩增荧光检测相当。论文报告三次重复实验的标准偏差,但未给出RSD、稳定性或实际样品加标回收数据。作者认为该策略快速、简便、灵敏且选择性好,可用于生化研究和临床诊断中的ATP检测。
传感器的构成
- 荧光标记模板:FAM标记的DNA模板T1,提供520 nm荧光信号
- 半探针:DNA探针P1和P2,与T1杂交形成带单链缺口的双链底物
- 酶促识别元件:T4 DNA连接酶(T4 DNA ligase),在ATP存在下催化缺口连接
- 被测物/辅因子:ATP,作为连接酶辅因子触发连接反应
- 猝灭吸附平台:氧化石墨烯(GO),选择性吸附单链DNA并猝灭FAM荧光
中文摘要
本文报道了一种基于氧化石墨烯(GO)和ATP依赖酶促反应(ATP-DER)的简单、无扩增、高灵敏荧光生物传感器,用于检测三磷酸腺苷(ATP)。传感体系由带缺口的DNA双链和GO组成:FAM标记的模板T1与半探针P1、P2杂交形成含单链缺口的DNA双链底物。在T4 DNA连接酶和ATP存在下,缺口被连接为稳定的无缺口双链,该双链对GO亲和力弱,热变性后仍保持双链结构,FAM荧光不被GO猝灭,产生强荧光信号;无ATP时连接反应不发生,热变性后释放单链DNA,被GO吸附并猝灭FAM荧光,信号较弱。荧光强度与ATP浓度成正比。该方法无需信号扩增,操作简便,在0.5–100 nM范围内线性良好,检出限为0.3 nM,并能有效区分ATP与腺苷、ADP、AMP、CTP、GTP和UTP等类似物,具有较高选择性和应用潜力。
英文摘要
A simple, amplification-free and sensitive fluorescent biosensor for ATP detection was developed based on the ATP-dependent enzymatic reaction (ATP-DER) and the different adsorption affinity between graphene oxide (GO) and DNA structures. The proposed method was simple and convenient and also showed high sensitivity and selectivity to ATP.