组成图示
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传感器类型
综述或非传感器论文
检测对象
特定DNA序列（DNA target，如HBV DNA、HIV DNA、幽门螺杆菌23S rRNA片段），样品基质为缓冲液/溶液；人α-凝血酶（human alpha-thrombin），样品基质为水溶液
检测原理
电化学DNA生物传感器通常将ssDNA或PNA探针固定于金、玻碳等电极表面。目标DNA与探针互补杂交后形成双链DNA(dsDNA)。过渡金属配合物对dsDNA的亲和力高于ssDNA，可通过嵌入、沟槽结合或静电作用结合到杂交双链上，使配合物氧化还原峰电流增强；峰电流大小与形成的杂交双链量及目标DNA浓度相关。对于无标记策略，二茂铁功能化阳离子聚噻吩或PVP-Os等电活性聚合物与杂交产物发生静电作用，聚合物效应可放大信号，灵敏度较单体提高约1000倍。聚电解质多层膜(PEM)还可实现无扩散电子转移，并通过电催化氧化抗坏血酸(AA)产生电流。最终由DPV或CV读取峰电流变化。
检测灵敏度
LOD: 3.18 × 10−9 M (HBV DNA, Cu(dafone)2Br2)；LOD: 7.0 × 10−8 M (HBV, [Cu(dmp)(H2O)Cl2])；线性范围: 1.01 × 10−8–1.62 × 10−6 M；LOD: 7.19 × 10−9 M (HBV, Cd indicator)；LOD: 27 pM (HIV, [Co(phen)2IP]2+)；LOD: 0.5 aM (PVP-[Os(5,6-dmphen)2Cl]2+)
效应效果
综述报道的体系表现出一定选择性：[Cu(dmp)(H2O)Cl2]在DPV中可区分互补与错配序列；[Ru(NH3)6]3+配合PNA探针能良好区分幽门螺杆菌23S rRNA基因内部单碱基错配A2143G。PVP-[Os(5,6-dmphen)2Cl]2+聚合物指示剂因聚合物效应灵敏度较单体[Os(5,6-dmphen)2Cl]2+提高约1000倍，LOD达0.5 aM，氧化还原电位为+360 mV(vs. Ag/AgCl)，低于单体的+672 mV，并可通过高温缓冲液冲洗6 min后重复使用。原文未报告RSD、实际样品加标回收率及与ELISA/HPLC/qPCR的对比。作者认为该类传感器适合临床诊断、环境监测、药物分析和生物芯片。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：金电极(Au)、玻碳电极(GCE)、碳糊或汞电极，提供电子转导界面。
- 识别元件：单链DNA(ssDNA)探针或肽核酸(PNA)探针，固定于电极表面，通过碱基配对识别目标DNA。
- 信号标记物：过渡金属配合物（如Ru(II)多吡啶配合物、[Cu(dafone)2]Br2、[Cu(dmp)(H2O)Cl2]、[CdL2(H2O)2](NO3)2、[Co(phen)2ClH2O]Cl、[Co(phen)2IP]2+、Os(II)配合物），作为杂交指示剂或电活性标记物。
- 聚合物修饰层：聚(4-乙烯基吡啶)-Os配合物(PVP-[Os(5,6-dmphen)2Cl]2+)、二茂铁功能化阳离子聚噻吩、聚电解质多层膜(PEM)，增强信号或实现无标记检测。
- 电子供体：抗坏血酸(AA)，在含DNA的PEM膜电极上发生电催化氧化，产生电流信号。
- 检测读出：差分脉冲伏安法(DPV)、循环伏安法(CV)、方波伏安法，读取峰电流变化。
中文摘要
本文综述了过渡金属配合物与DNA相互作用及其在电化学DNA生物传感器中的应用，重点讨论其作为杂交指示剂或DNA电活性标记物的作用机制。文章系统介绍了Ru(II)、Cu(II)、Cd(II)、Co(II)、Os(II)等过渡金属配合物与DNA的结合模式，包括嵌入、沟槽结合和静电作用，并比较了不同配体结构对结合常数、手性识别、DNA切割及电化学信号的影响。综述还涉及将过渡金属配合物共价连接到DNA或聚合物上，如二茂铁功能化聚噻吩、聚(4-乙烯基吡啶)-Os配合物及聚电解质多层膜，用于无标记检测目标DNA或蛋白。文中列举了HBV DNA、HIV DNA、幽门螺杆菌rRNA片段及人α-凝血酶等检测对象，指出该类传感器具有灵敏度高、成本低、易于集成等优点，在临床诊断、环境监测和药物分析中具有应用前景。
英文摘要
In this article interaction of transition metal complexes with DNA and its applications in electrochemical DNA biosensors as hybridization indicator or electroactive marker of DNA are reviewed. Special emphasis has been given to the efforts for the development of new transition metal complexes and their interaction to DNA. DNA and polymers covalently conjugated with transition metal complexes were also reviewed.