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
副溶血弧菌tlh基因序列（tlh gene sequence, Vibrio parahaemolyticus）；样品基质：牡蛎样品DNA的PCR产物及合成目标ssDNA溶液
检测原理
该传感器以GO-COOH/PLLy/GCE为界面。PLLy通过电聚合在GCE表面形成富含氨基的正电荷聚合物层，静电吸附带负电的GO-COOH；GO-COOH提供大比表面积和导电通道，并通过EDC/NHS活化其羧基，与氨基修饰探针ssDNA的氨基形成酰胺键，实现稳定共价固定。当tlh目标ssDNA加入后，与探针ssDNA互补杂交形成双链DNA（dsDNA）。亚甲基蓝（MB）作为电化学指示剂嵌入或结合dsDNA，在差分脉冲伏安法（DPV）中于约-0.287 V（vs. SCE）发生还原反应。目标ssDNA浓度越高，电极表面dsDNA越多，嵌入的MB越多，MB还原峰电流越大。该体系未采用HCR/RCA等链式放大，主要依靠GO-COOH大比表面积提高探针负载和PLLy改善电子转移。
检测灵敏度
LOD: 1.69 × 10−13 mol L−1 (3σ)；线性范围: 1.0 × 10−12–1.0 × 10−6 mol L−1；灵敏度斜率: 2.985 μA/log(c/(mol L−1))；相关系数: r = 0.994
效应效果
该传感器对互补ssDNA响应最强，对单碱基错配、三碱基错配和非互补ssDNA的响应依次降低，表现出良好的序列选择性。在1.0×10−7 mol/L目标ssDNA下，6次重复检测的相对标准偏差（RSD）为3.9%；电极在4 ℃保存10天后仍保留96.8%的初始灵敏度。其检出限低于PLLy/SWCNT修饰碳糊电极（3.1×10−13 mol/L）、壳聚糖/Fe3O4微球-石墨烯复合修饰CILE（3.59×10−13 mol/L）和多壁碳纳米管/金纳米粒子修饰金电极（7.5×10−12 mol/L），但高于部分Au-石墨烯修饰电极（3.4×10−14和3.5×10−14 mol/L）。传感器成功检测牡蛎样品tlh基因PCR产物，显示在副溶血弧菌食品安全检测中的应用潜力。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻碳电极（GCE），经0.05 μm Al2O3抛光，作为工作电极与电子转导基底
- 聚合物修饰层：电聚合聚-L-赖氨酸（PLLy），由L-lysine在GCE表面循环伏安电聚合形成，提供正电荷氨基界面并吸附GO-COOH
- 纳米材料修饰层：羧基功能化氧化石墨烯（GO-COOH），滴涂于PLLy/GCE，提供大比表面积、导电性和羧基共价固定位点
- 识别元件：氨基修饰探针单链DNA（NH2-ssDNA），经EDC/NHS活化后与GO-COOH羧基形成酰胺键固定，用于识别tlh目标ssDNA
- 信号标记物：亚甲基蓝（MB），作为电化学指示剂，与杂交形成的双链DNA结合/嵌入并在DPV中产生还原峰
中文摘要
本文构建了羧基功能化氧化石墨烯（GO-COOH）与电聚合聚-L-赖氨酸（PLLy）修饰的玻碳电极（GCE），用于制备电化学脱氧核糖核酸（DNA）生物传感器。氨基修饰的探针单链DNA（NH2-ssDNA）通过酰胺键共价固定于GO-COOH/PLLy/GCE表面，固定稳定并可进一步与目标单链DNA杂交。采用差分脉冲伏安法（DPV）监测杂交事件，以亚甲基蓝（MB）为电化学指示剂，在相对于饱和甘汞电极（SCE）-0.287 V处出现灵敏的还原峰。在优化条件下，MB还原峰电流与tlh基因序列浓度在1.0×10−12至1.0×10−6 mol/L范围内呈线性关系，检出限为1.69×10−13 mol/L（3σ）。该传感器成功检测了牡蛎样品中tlh基因的聚合酶链式反应（PCR）产物，结果令人满意，表明该电化学DNA传感器具有潜在应用价值。
英文摘要
A carboxyl functionalized graphene oxide (GO-COOH) and electropolymerized poly-l-lysine (PLLy) modified glassy carbon electrode (GCE) was fabricated and used for the construction of an electrochemical deoxyribonucleic acid (DNA) biosensor. The NH(2) modified probe ssDNA sequences were immobilized on the surface of GO-COOH/PLLy/GCE by covalent linking with the formation of amide bonds, which was stable and further hybridized with the target ssDNA sequence. Differential pulse voltammetry (DPV) was used to monitor the hybridization events with methylene blue as electrochemical indicator, which gave a sensitive reduction peak at -0.287 V (vs. SCE). Under the optimal conditions the reduction peak current was proportional to the concentration of tlh gene sequence in the range from 1.0×10(-12) to 1.0×10(-6) mol L(-1) with a detection limit as 1.69×10(-13) mol L(-1) (3σ). The polymerase chain reaction products of tlh gene from oyster samples were detected with satisfactory results, indicating the potential application of this electrochemical DNA sensor.