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
羟基自由基（hydroxyl radical, •OH），样品基质为 Fenton 反应溶液（FeSO4/H2O2，pH 3.0），并用于含抗坏血酸（AA）的 Fenton 溶液抗氧化能力评价
检测原理
巯基修饰 DNA1（SH-DNA1）自组装于平面金电极表面，MCH 封闭后形成稳定 DNA 识别层。将电极浸入含 Fe2+ 和 H2O2 的 Fenton 溶液时，Fe2+ 催化 H2O2 原位产生 •OH。•OH 攻击并氧化损伤 DNA1 链，使 DNA 结构破坏、与互补 DNA2 的杂交能力下降。DNA2 功能化金纳米颗粒（DNA2-AuNPs）作为生物条形码，仅与完整 DNA1 杂交；•OH 浓度越高，DNA1 损伤越严重，电极表面结合的 DNA2-AuNPs 越少。亚甲基蓝（MB）嵌入/结合 DNA 层，其 SWV 还原峰电流与表面 DNA 及 MB 量正相关。通过测定 Fenton 处理前后 MB 还原电流差 ΔI，可定量反映 •OH 浓度；DNA2-AuNPs 通过携带更多 MB 实现信号放大。
检测灵敏度
LOD: 3 μM；线性范围: 5 μM–10 mM；R = 0.9940（DNA2-AuNPs 放大）；LOD: 25 μM；线性范围: 50 μM–10 mM；R = 0.9961（未放大）
效应效果
该传感器对 •OH 选择性良好：相对于 1 mM •OH，10 mM O2•−、H2O2 和 1O2 的电流响应分别为 15.7%、4.2% 和 5.7%。五个电极检测 •OH 的 RSD 为 3.8%；4 °C 保存两周后响应无显著变化。DNA2-AuNPs 放大使 LOD 由 25 μM 降至 3 μM，降低 8 倍，低于部分光电化学传感器的 1 mM 和 10 μM；线性范围 5 μM–10 mM 宽于部分荧光策略。作者认为其可用于抗氧化能力评价，5 mg/L AA 可明显恢复 Fenton 处理后的电流，具有生物医学检测与抗氧化剂筛选潜力。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：平面金电极（Au electrode），直径 2 mm，作为工作电极提供电子转导界面
- 识别/损伤响应层：巯基修饰寡核苷酸 DNA1（SH-DNA1），自组装于 Au 表面，作为 •OH 氧化损伤的靶标 DNA
- 封闭修饰层：6-巯基己醇（MCH），自组装封闭非特异吸附位点，提高 DNA 层稳定性
- 信号放大层：DNA2 功能化金纳米颗粒（DNA2-AuNPs），通过 DNA2 与 DNA1 互补杂交结合，作为生物条形码放大信号
- 信号标记物：亚甲基蓝（MB），嵌入/结合 DNA 层，作为电化学探针，其还原电流反映 DNA 完整性
中文摘要
本文利用生物条形码纳米颗粒构建了一种用于放大电化学检测羟基自由基（•OH）的 DNA 生物传感器。首先将巯基修饰寡核苷酸 DNA1（SH-DNA1）自组装固定在平面金（Au）电极表面，并用 6-巯基己醇（MCH）封闭。Fenton 反应产生的 •OH 可诱导电极表面 DNA 层发生严重氧化损伤，该损伤通过嵌入探针亚甲基蓝（MB）的电化学信号进行监测。为进一步提高灵敏度，采用 DNA2 功能化金纳米颗粒（DNA2-AuNPs）作为生物条形码信号放大元件，使其与完整 DNA1 杂交并携带更多 MB。所构建的 DNA 生物传感器能够定量检测 •OH，具有较宽线性范围（最高至 10 mM）和较低检出限（3 μM），并表现出良好选择性。此外，该电化学传感器还可用于抗氧化能力评价，在生物医学和抗氧化剂筛选中具有潜在应用价值。
英文摘要
By using biobarcode nanoparticles, we have successfully constructed a DNA-based biosensor for amplified electrochemical detection of hydroxyl radical (·OH). Thiolated DNA1 (SH-DNA1) was firstly immobilized on the planar gold (Au) electrode. ·OH generated from Fenton reaction could induce serious oxidative damage of the DNA layer adsorbed on the electrode surface, which was monitored by an intercalating probe, methylene blue (MB). In order to enhance the sensitivity of the biosensor, DNA2-functionalized Au nanoparticles (DNA2-AuNPs) were used to amplify the response signal. The developed DNA-based biosensor could detect ·OH quantitatively with wide linear range up to 10mM and low detection limit of 3 μM, and exhibited satisfactory selectivity. On the other hand, this electrochemical biosensor could have potential application in the evaluation of antioxidant capacity.