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
乙型肝炎病毒 DNA 片段（HBV DNA fragment，靶序列 S2），样品基质：Tris-HCl 缓冲液（pH 7.0）中的寡核苷酸溶液
检测原理
HBV 探针 DNA S1 经 EDC/NHS 共价固定于 GCE 表面。加入互补靶 DNA S2 后，探针与靶在 38°C 杂交形成 dsDNA 层。平面芳环结构的电活性铜配合物 [CuL2]2+ 对 dsDNA 的亲和力显著高于 ssDNA，可嵌入/结合到 dsDNA 层中并富集。由于双链 DNA 的疏水大分子环境屏蔽铜中心并改变其电子转移，[CuL2]2+ 的 DPV 还原峰电流增量 ΔIp 随 dsDNA 量增加而增大。该过程无需酶或核酸扩增，利用 [CuL2]2+ 对双链 DNA 的选择性结合实现信号放大，最终通过差分脉冲伏安法读出峰电流，实现 HBV 靶 DNA 的定量检测。
检测灵敏度
LOD: 8.32 × 10–10 M；线性范围: 1.74 × 10–9–3.45 × 10–7 M；斜率: 3.0684（y: 10–7 A，x: 10–7 M）；线性相关系数: 0.9936
效应效果
该传感器对非互补序列 S3 几乎无响应，表明杂交识别具有较高选择性；单碱基错配序列 S4 的 DPV 信号约为完全匹配序列 S2 的 85%，三碱基错配序列 S5 的信号低于 15%，说明其可区分错配碱基。重现性方面，三个独立制备的传感器在 8.72×10^-7 M 靶 DNA 下响应电流为 5.02、4.94 和 5.39×10^-8 A，变异系数为 4.69%（n=3）。稳定性方面，电极在 30 次以上 CV 循环中峰电流无显著变化，4°C Tris-HCl 缓冲液保存至少 1 周后仍保留约 94% 初始响应。作者称其检出限较传统 Co(phen)3^3+ 指示剂低约 30 倍，可用于序列特异性 DNA 检测、药物设计和疾病诊断。
传感器的构成
- 基底/工作电极：玻璃碳电极（GCE），经 PBS 氧化提供表面羧基，作为 DNA 共价固定与电化学换能基底
- 共价偶联层：EDC/NHS（1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺/N-羟基琥珀酰亚胺），活化 GCE 表面羧基并介导 ssDNA 共价固定
- 识别元件：HBV 探针 DNA S1（21-mer，5′-AAT GTG CTC CCC CAA CTC CTC-3′），固定于 GCE 表面并与靶 DNA 杂交
- 信号指示剂：[CuL2]2+（由 CuL2Br2 解离得到的电活性铜配合物），选择性结合/嵌入杂交形成的 dsDNA 层
- 检测介质：Tris-HCl 缓冲液（pH 7.0），用于杂交、指示剂积累和 DPV 检测
- 电极体系：Ag/AgCl/KCl(sat) 参比电极与 Pt 辅助电极，构成三电极电化学检测体系
中文摘要
本研究合成了一种新型 Cu(II) 配合物 CuL2Br2（L = azino-di(5,6-azafluorene)-κ2-NN′），并提出一种基于其与 [CuL2]2+ 相互作用的电化学探针方法，用于检测乙型肝炎病毒（HBV）DNA。该配体含有官能团和平面芳环结构，能够比单链 DNA（ssDNA）更高效地结合双链 DNA（dsDNA）。研究重点采用循环伏安法（CV）、差分脉冲伏安法（DPV）和荧光方法阐明 [CuL2]2+ 与 DNA 相互作用的本质。电活性 [CuL2]2+ 可作为电化学指示剂用于检测 DNA 生物传感器中的杂交事件。传感器通过将 HBV 探针 DNA 序列固定在玻璃碳电极（GCE）表面构建；当探针与互补靶序列杂交形成 dsDNA 后，[CuL2]2+ 在 dsDNA 层内积累，并通过 DPV 进行电化学检测。该方法可在 1.74×10^-9 至 3.45×10^-7 M 范围内定量 HBV 互补靶序列，检出限为 8.32×10^-10 M，线性相关系数为 0.9936。此外，该方法还能区分含一个或三个错配碱基的互补序列杂交。
英文摘要
A new Cu(II) complex CuL(2)Br(2) (L = azino-di(5,6-azafluorene)-kappa(2)-NN') was synthesized, and a new method of electrochemical probe has been proposed for the determination of hepatitis B virus (HBV) based on its interaction with [CuL(2)](2+). This ligand, containing functional groups, as well as planar aromatic domains, is capable of binding to double-stranded DNA (dsDNA) more efficiently than to single-stranded DNA (ssDNA). Emphasis has been placed on the elucidation of the nature of the interaction by electrochemical techniques. The electroactive [CuL(2)](2+) could be employed as an electrochemical indicator to detect hybridization events in DNA biosensors. These biosensors have been constructed by immobilization of a probe DNA sequence from HBV onto glassy carbon electrode (GCE). After hybridization with the complementary target sequence, [CuL(2)](2+) was accumulated within the dsDNA layer. Electrochemical detection was performed by differential pulse voltammetry over the potential range. Using this approach, complementary target sequences of HBV can be quantified over the range of 1.74 x 10(-9) to 3.45 x 10(-7) M, with a detection limit of 8.32 x 10(-10) M and a linear correlation coefficient of 0.9936.In addition, this approach is capable of detecting hybridization of complementary sequences containing one or three mismatched bases.