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（HBV）相关短DNA序列（HBV-DNA 21-mer target S2，源自HBV-DNA adr亚型核苷酸1734–1754区域），样品基质为Tris-HCl缓冲液中的合成寡核苷酸溶液
检测原理
该传感器采用无标记杂交检测，未使用额外信号放大策略。HBV相关21-mer ssDNA探针通过EDC/NHS共价固定于MWNT-COOH修饰的GCE上。4,4'-DAAB作为电活性指示剂，在0.2 M BR（pH 5.00）中于0.203 V发生可逆两电子两质子还原。ssDNA界面电子转移较快，还原峰电流较高；当互补目标DNA杂交后，电极表面形成低导电性的dsDNA双螺旋，阻碍4,4'-DAAB与电极间的电子转移，使DPV峰电流下降。目标浓度越高，表面dsDNA越多，电流下降越大，在7.94×10−8 M至1.58×10−6 M内呈线性。非互补序列不能形成稳定dsDNA，峰电流基本不变，从而实现序列特异性检测。
检测灵敏度
LOD: 1.1 × 10−8 M；线性范围: 7.94 × 10−8 M–1.58 × 10−6 M；灵敏度斜率: 0.7165（i/10−6 A per c/10−7 M）；线性回归方程: i = 0.7165c + 0.3202；r = 0.9905
效应效果
该传感器对HBV相关互补序列具有良好序列特异性，非互补序列不引起4,4'-DAAB峰电流显著变化，表明杂交识别选择性较高。在5.4×10−7 M目标DNA浓度下，三个独立制备的探针电极相对标准偏差为4.78%，重现性较好。方法无需对探针和目标DNA进行巯基或二茂铁等位点特异性标记，避免了标记制备困难和成本较高问题。MWNT-COOH通过共价固定提高探针稳定性，DPV检测简单、低成本，可用于短DNA序列杂交检测。论文未报告实际临床样品加标回收率及与ELISA、qPCR等方法的直接对比。
传感器的构成
- 基底电极：玻碳电极（GCE），经氧化铝抛光和+0.50 V氧化预处理，作为导电换能器
- 交联活化层：EDC/NHS，活化GCE表面，用于4,4'-DAAB共价修饰
- 电活性指示剂层：4,4'-二氨基偶氮苯（4,4'-DAAB），共价固定于GCE，提供可还原偶氮信号并辅助探针固定
- 纳米修饰层：羧基化多壁碳纳米管（MWNT-COOH），滴涂于4,4'-DAAB/GCE，增强电子转移并提供羧基
- 交联活化层：EDC/NHS，活化MWNT-COOH羧基，用于ssDNA探针共价固定
- 识别元件：HBV相关21-mer单链DNA探针（S1），共价固定于MWNT-COOH，与目标DNA杂交
- 信号读出介质：0.2 M Britton-Robinson缓冲液（BR，pH 5.00）含4,4'-DAAB，用于DPV检测
中文摘要
报道了一种基于4,4'-二氨基偶氮苯（4,4'-DAAB）和多壁碳纳米管（MWNT）修饰玻碳电极（GCE）的新型无标记电化学DNA生物传感器，用于检测与乙型肝炎病毒（HBV）相关的短DNA序列杂交。采用差分脉冲伏安法（DPV）监测杂交事件，当固定化探针与互补目标DNA杂交后，4,4'-DAAB的还原峰电流明显下降。对照实验表明，非互补序列不引起峰电流显著变化，说明方法具有序列特异性。通过优化杂交条件，传感器在7.94×10−8 M至1.58×10−6 M范围内呈良好线性，HBV DNA序列检出限为1.1×10−8 M。该传感器无需标记探针和目标DNA，具有简单、低成本、可用于核酸杂交检测的潜力。
英文摘要
A novel label-free electrochemical DNA biosensor based on 4,4'-diaminoazobenzene (4,4'-DAAB) and multiwalled carbon nanotube (MWNT)-modified glassy carbon electrode (GCE) for short DNA sequences related to the hepatitis B virus (HBV) hybridization detection was presented. Differential pulse voltammetry (DPV) was used to investigate hybridization event. The decrease in the peak current of 4,4'-DAAB was observed on hybridization of probe with the target. This electrochemical approach was sequence specific as indicated by the control experiments, in which no peak current change was observed when a noncomplementary DNA sequence was used. Numerous factors affecting the target hybridization were optimized to maximize the sensitivity. Under optimal conditions, this sensor showed a good calibration range between 7.94 x 10(-8) M and 1.58 x 10(-6) M, with HBV DNA sequence detection limit of 1.1 x 10(-8) M.