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
目标单链DNA（target ssDNA，24-mer S2，colitoxin 特异性序列）；样品基质：0.20 M NaOAc-HOAc 缓冲液（pH 6.0）
检测原理
该传感器以 DNA 杂交作为生物识别事件。5'-氨基 ssDNA 探针 S1 经 EDC 与 MWCNTs-COOH 表面羧基共价固定于 GCE。目标 ssDNA S2 加入后与 S1 互补杂交，形成 dsDNA 双螺旋；MWCNTs-COOH 增大电极有效表面积并改善电子传递，提高探针装载量和信号。MnL 作为杂交指示剂，优先嵌入 dsDNA 碱基对之间，其 Mn(II) 中心在约 0.50 V 处发生可检测的还原反应。未杂交时单链探针结合 MnL 很少，DPV 峰电流低；杂交后 dsDNA 增多，MnL 嵌入量增加，差分脉冲伏安法阴极峰电流差 ΔIpc 随目标 ssDNA 浓度升高而增大，从而实现定量检测。
检测灵敏度
LOD: 1.4 × 10^-10 M (3r, n = 9)；线性范围: 6.7 × 10^-10 M–8.4 × 10^-9 M；回归方程: ΔIpc = 9.46 μA + 1.75(C_S2/10^-9 M) μA；r = 0.9922
效应效果
传感器对互补目标 ssDNA S2 的 DPV 响应显著增强，三碱基错配 S3 处理后电流无明显变化，非特异性吸附可忽略；单碱基错配 S4 响应明显低于同浓度互补 S2，能区分互补与单碱基错配 DNA，序列选择性良好。检测在至少 3 个 GCE 上重复，取最接近 3 次读数均值，但未报告 RSD、长期稳定性、实际样品回收率，也未与 ELISA、HPLC 或 qPCR 直接对比。作者认为 MnL 比 Ru(II)/Os(II/III) 指示剂更便宜、低毒，传感器成本低、操作方便，具有较高选择性和灵敏度，可用于临床、环境或法医 DNA 检测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻璃碳电极（GCE），作为工作电极提供导电基底和电子转移动力
- 纳米材料修饰层：羧基功能化多壁碳纳米管（MWCNTs-COOH），增大有效表面积、提供羧基连接位点并增强电化学响应
- 偶联活化层：1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺（EDC），活化 MWCNTs-COOH 羧基，与探针 5'-氨基形成酰胺键
- 识别元件：5'-氨基修饰 24-mer 单链 DNA 探针（S1），共价固定于 MWCNTs-COOH，与目标 ssDNA 杂交
- 杂交指示剂/信号标记物：锰(II)-席夫碱配合物（MnL），嵌入杂交形成的 dsDNA 双螺旋，产生 DPV 还原峰
- 检测介质：0.20 M 醋酸-醋酸钠缓冲液（NaOAc-HOAc，pH 6.0），维持杂交与电化学检测环境
- 三电极体系：Ag/AgCl 参比电极与 Pt 辅助电极，配合 GCE 完成 CV、DPV 和 EIS 测量
中文摘要
本文合成并表征了一种锰(II)席夫碱配合物 MnL（L = 钠(E)-3-((1-羧乙亚氨基)甲基)-4-羟基苯磺酸盐），采用元素分析和红外光谱确认其结构。循环伏安法和荧光光谱研究表明，MnL 在玻璃碳电极上具有较高电化学活性，并能嵌入双链 DNA 双螺旋结构中。以 MnL 作为杂交指示剂，作者构建了基于羧基功能化多壁碳纳米管（MWCNTs-COOH）的电化学生物传感器：MWCNTs-COOH 修饰玻璃碳电极，通过 EDC 介导将 5'-氨基单链 DNA 探针共价固定于电极表面。目标单链 DNA 与探针杂交形成双链 DNA 后，MnL 嵌入双螺旋并产生差分脉冲伏安法还原峰。该传感器可在 6.7×10^-10 M 至 8.4×10^-9 M 范围内线性定量目标 ssDNA，相关系数 r=0.9922，检出限为 1.4×10^-10 M（3r，n=9）。
英文摘要
A Mn(II) complex, MnL (L=sodium (E)-3-((1-carboxyethylimino)methyl)-4-hydroxybenzenesulfonate), was synthesized and characterized using elemental analysis and IR spectroscopy. Cyclic voltammetry (CV) and fluorescence spectroscopy were used to investigate the interaction between MnL and salmon sperm DNA. It was revealed that MnL presented high electrochemical activity on glassy carbon electrode (GCE), and it could be intercalated into the double helices of double-stranded DNA (dsDNA). Using MnL as the hybridization indicator, a novel and sensitive electrochemical DNA biosensor based on multiwall carbon nanotubes functionalized with carboxyl groups (MWCNTs-COOH, on which DNA probes were covalently immobilized) was prepared. The target single-stranded DNA (ssDNA) could be quantified ranging from 6.7 x 10(-10)M to 8.4 x 10(-9)M with good linearity (r=0.9922). A detection limit of 1.4 x 10(-10)M (3 sigma, n=9) was achieved.