组成图示
示意图生成中
传感器类型
电化学生物传感器
检测对象
水样中的有毒化合物（toxicants in water samples），包括3,5-二氯酚（3,5-dichlorophenol, 3,5-DCP）、苯酚（phenol）、硫酸锌（zinc sulfate, Zn-sulphate）、污水处理厂进水（influent）、出水（effluent）及加标水样（fortified samples）；样品基质为水样/废水（water/wastewater samples），稀释至2% NaCl。
检测原理
一次性碳丝网印刷电极经+1.6 V和+1.8 V电位预处理后，在+0.5 V恒电位下将双链小牛胸腺DNA固定到石墨工作电极表面，形成核酸识别层。将10 µL水样滴加到电极上，有毒小分子与DNA相互作用或造成DNA损伤，改变鸟嘌呤的氧化能力。随后用方波伏安（200 Hz、15 mV步长、40 mV振幅，+0.2至+1.2 V）扫描，检测约+1 V处鸟嘌呤氧化峰面积。以S%=(1−GPAs/GPAb)×100表示响应，GPAs为样品作用后峰面积，GPAb为缓冲液作用后峰面积。毒性越强，鸟嘌呤氧化峰下降越多，S%越大。
检测灵敏度
相关系数: r = 0.961（与ToxAlert®100比较，batch 1，n=12）
效应效果
DNA传感器三次重复RSD为10%，ToxAlert®100 RSD小于8%。含3,5-DCP和进水样品因在鸟嘌呤峰电位范围内电活性，DNA传感器无法检测，但发光抑制很强；出水样品对两法均无明显毒性；苯酚显著降低鸟嘌呤氧化峰并抑制发光；硫酸锌对两法均无明显影响；苯酚与硫酸锌加标样品呈中等毒性且趋势一致。batch 1两法相关r=0.961，回归方程(0.68±0.06)x+(7.47±1.87)，呈非线性。作者认为其快速（约10 min）、便携、一次性使用，适合现场筛查。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：一次性碳丝网印刷三电极，含石墨工作电极（直径3 mm）、石墨对电极和Ag伪参比电极，用于电子转导与伏安测量
- 识别元件：双链小牛胸腺DNA（dsCT-DNA），恒电位固定于工作电极表面，作为核酸亲和识别层
- 固定化介质：0.25 M醋酸缓冲液（pH 4.7）含10 mM KCl，用于DNA固定、清洗和维持界面环境
- 信号读出：方波伏安（SWV）检测约+1 V处鸟嘌呤氧化峰面积，峰面积变化反映DNA损伤
中文摘要
本研究比较了一种一次性电化学DNA生物传感器与基于费氏弧菌（Vibrio fischeri）的生物发光毒性传感器在水样有毒物检测中的应用。一次性电化学DNA生物传感器通过在一次性碳丝网印刷电极表面固定双链小牛胸腺DNA构建；以方波伏安扫描获得的鸟嘌呤氧化信号作为分析信号，用于检测DNA损伤，具有核酸亲和性的小分子化合物通过影响鸟嘌呤氧化峰来测量。研究分析了SWIFT-WFD项目欧洲水毒性实验室间比对提供的废水样品，并与ToxAlert®100生物发光抑制法结果比较。结果显示，两种方法对水样中化合物的毒性检测具有良好相关性，电化学DNA生物传感器具有快速、简便、低成本和适合现场筛查的潜力。
英文摘要
In the present study, a comparison between a disposable electrochemical DNA biosensor and a Vibrio fischeri-based luminescent sensor for the detection of toxicants in water samples was made. In order to realize this study, a disposable electrochemical DNA biosensor has been reported. The DNA biosensor is assembled by immobilizing double stranded Calf Thymus DNA onto the surface of a disposable carbon screen-printed electrode. The oxidation signal of the guanine base, obtained by a square wave voltammetric scan, is used as analytical signal to detect the DNA damage; the presence of low molecular weight compounds with affinity for nucleic acids is measured by their effect on the guanine oxidation peak. Wastewater samples provided during First European Interlaboratory Exercise on water toxicity in the course of the project SWIFT-WFD were analyzed, and biosensor results were compared with a currently used toxicity test ToxAlert 100 based on the bioluminescence inhibition of Vibrio fischeri. This test have been used because is rapid, easy handling and cost effectively responses for the toxicity assessment in real water samples. The results showed a promising correlation between two tests used for the detection of toxic compounds in water samples.