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
结直肠癌相关靶DNA序列（colorectal cancer target DNA sequence），样品基质为STE杂交缓冲液（含NaCl、Tris-HCl、EDTA，pH 8.8）中的DNA溶液
检测原理
该传感器以玻璃碳电极为基底，CeO2/CHIT复合膜作为ssDNA探针固定基质。纳米CeO2对DNA中氧原子具有亲和性，CHIT的阳离子特性可结合聚阴离子DNA，二者协同提高探针负载量并改善电子转导。将结直肠癌靶DNA加入STE缓冲液后，在45 ℃与电极表面互补ssDNA探针杂交形成双链DNA。亚甲基蓝（MB）作为电活性指示剂，对游离ssDNA中的鸟嘌呤结合较强，而对杂交形成的dsDNA中鸟嘌呤可及性降低，因此杂交后MB还原峰电流下降。DPV读取MB还原峰电流，其值随靶DNA浓度对数线性变化，实现序列选择性检测。
检测灵敏度
LOD: 1.0 × 10−11 mol L−1；线性范围: 1.59 × 10−11–1.16 × 10−7 mol L−1；回归方程: y = −0.6288 log x + 5.833（y ×10−7 A，x pmol L−1）；相关系数: 0.9929
效应效果
该传感器对完全互补靶DNA与四碱基错配DNA具有明显区分能力：未杂交电极MB信号最高，与1.93 nmol/L互补靶DNA杂交后信号显著下降，而与1.93 nmol/L四碱基错配DNA杂交后信号变化很小，表明杂交识别选择性良好。五个独立制备电极对1.93 nmol/L靶DNA的响应电流分别为4.17、4.03、3.90、3.88和3.75（×10−7 A），相对标准偏差为4.04%（n=5），重现性满意。作者认为该方法制备简单、成本低，具有较宽线性范围、较低检出限和较高灵敏度，可用于结直肠癌相关基因DNA序列的检测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻璃碳电极（GC），直径3 mm，作为工作电极提供导电基底与电子转导
- 纳米材料修饰层：纳米氧化铈/壳聚糖复合膜（CeO2/CHIT），CeO2:CHIT质量比1:100，形成纳米多孔膜，增强ssDNA负载并改善导电性
- 识别元件：单链DNA探针（ssDNA probe），与结直肠癌靶DNA互补，固定于CeO2/CHIT膜表面
- 信号标记物：亚甲基蓝（MB），电活性指示剂，与DNA鸟嘌呤结合，杂交后通过可及性变化产生DPV信号
- 杂交介质：STE缓冲液（0.1 mol/L NaCl、1.0×10−2 mol/L Tris-HCl、1.0×10−3 mol/L EDTA，pH 8.8），用于靶DNA杂交
- 信号富集介质：磷酸盐缓冲液（phosphate buffer, pH 7.0）含2.0×10−5 mol/L MB和20 mmol/L NaCl，用于MB在电极表面富集
中文摘要
本文首次开发了一种纳米多孔氧化铈/壳聚糖（CeO2/CHIT）复合基质，用于单链DNA（ssDNA）探针固定，并构建与结直肠癌基因相关的DNA生物传感器。该复合基质兼具氧化铈与壳聚糖的优点，具有良好的生物相容性、无毒性和优异电子导电性，可在电极表面形成有利于ssDNA探针负载的界面，使探针固定量增强，且制备方法简单、成本低。杂交检测采用电活性指示剂亚甲基蓝（MB）完成，通过差分脉冲伏安法（DPV）记录MB信号响应，用于测定结直肠癌靶DNA序列含量。实验对MB浓度、富集时间和杂交温度等条件进行了优化。所建立生物传感器具有较高的检测灵敏度，线性范围较宽，为1.59×10−11至1.16×10−7 mol/L，并能区分完全互补靶序列与四碱基错配序列。
英文摘要
CeO(2)/Chitosan (CHIT) composite matrix was firstly developed for the single-stranded DNA (ssDNA) probe immobilization and the fabrication of DNA biosensor related to the colorectal cancer gene. Such matrix combined the advantages of CeO(2) and chitosan, with good biocompatibility, nontoxicity and excellent electronic conductivity, showing the enhanced loading of ssDNA probe on the surface of electrode. The preparation method is quite simple and inexpensive. The hybridization detection was accomplished by using methylene blue (MB), an electroactive lable, as the indicator. The differential pulse voltammetry (DPV) was employed to record the signal response of MB and determine the amount of colorectal cancer target DNA sequence. The experimental conditions were optimized. The established biosensor has high detection sensitivity, a relatively wide linear range from 1.59x10(-11) to 1.16x10(-7)molL(-1) and the ability to discriminate completely complementary target sequence and four-base-mismatched sequence.