组成图示
点击图片查看大图 · 依据论文自动绘制
传感器类型
电化学生物传感器
检测对象
互补寡核苷酸（complementary oligonucleotides，target DNA）；样品基质：0.01 M PBS（pH 7.0）缓冲液中的寡核苷酸溶液
检测原理
传感器以玻碳电极为基底，MWCNTs-COOH、PPAA和银纳米颗粒构成复合导电界面。5′-巯基ssDNA探针通过硫-银相互作用固定在AgNPs表面。当样品中的互补寡核苷酸与探针杂交时，形成dsDNA结构；阿霉素作为电化学活性嵌入剂选择性嵌入dsDNA的CG-GC碱基对之间。由于dsDNA数量随目标DNA浓度增加而增加，电极表面可嵌入的阿霉素量也相应增加。DPV测量阿霉素的还原峰电流，峰电流增量ΔI与目标DNA浓度的对数呈线性，从而实现杂交事件的电化学定量检测。
检测灵敏度
LOD: 3.2 × 10^-12 M；线性范围: 9.0 × 10^-12–9.0 × 10^-9 M；回归方程: ΔI (10 μA) = 27.67 + 2.133 lg C_DNA (unit of C is M)；R = 0.9975
效应效果
选择性：1.0×10^-8 M时，非互补与三碱基错配信号分别为互补的48.8%和54.1%（8.883×10^-5 A、9.844×10^-5 A vs 1.82×10^-4 A）。稳定性：CV扫描30圈信号略降，4℃干燥保存2周无明显变化。重现性：5个传感器检测1.0×10^-8 M互补序列，探针修饰电极RSD 2.2%（8.37×10^-5 A），杂交电极RSD 6.3%（1.746×10^-4 A）。再生：1:1 HNO3处理后连续4次电流为1.856×10^-4、1.823×10^-4、1.69×10^-4、1.666×10^-4 A。作者认为其灵敏度高、选择性好，适用于特定DNA序列检测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻碳电极（GCE），抛光后作为导电基底与电化学换能器。
- 纳米材料修饰层：羧基多壁碳纳米管（MWCNTs-COOH）滴涂成膜，提供导电网络与较大比表面积。
- 导电聚合物修饰层：反式-3-(3-吡啶基)丙烯酸（PAA）经循环伏安电聚合形成聚(PAA)（PPAA）膜，增强导电性与负载能力。
- 金属纳米颗粒层：硝酸银（AgNO3）电沉积形成银纳米颗粒（Agnano），提供巯基结合位点并促进电子传递。
- 识别元件：5′端巯基单链DNA探针（HS-ssDNA）通过硫-银相互作用固定于Agnano表面，用于捕获互补寡核苷酸。
- 信号标记物：阿霉素（adriamycin）作为电化学活性嵌入剂，嵌入杂交形成的双链DNA（dsDNA）中，其还原峰电流用于信号读出。
中文摘要
本文报道了一种基于银纳米颗粒/聚(反式-3-(3-吡啶基)丙烯酸)（PPAA）/羧基多壁碳纳米管（MWCNTs-COOH）修饰玻碳电极（GCE）的电化学DNA传感器。首先将MWCNTs-COOH滴涂于GCE表面，再经循环伏安法电聚合PAA形成复合膜，随后在复合膜上电沉积银纳米颗粒。5′端巯基单链DNA探针通过硫-银相互作用共价固定于银纳米颗粒表面。利用差脉冲伏安法（DPV）监测嵌入双链DNA中的阿霉素信号，实现DNA杂交检测。与互补寡核苷酸相比，非互补及三碱基错配寡核苷酸仅产生明显较低的电流响应。在优化条件下，阿霉素还原峰电流增量与互补寡核苷酸浓度的对数在9.0×10^-12至9.0×10^-9 M范围内呈线性，检出限为3.2×10^-12 M。该传感器在DNA杂交检测中表现出良好的重现性和稳定性。
英文摘要
In this work, we present an electrochemical DNA sensor based on silver nanoparticles/poly(trans-3-(3-pyridyl) acrylic acid) (PPAA)/multiwalled carbon nanotubes with carboxyl groups (MWCNTs-COOH) modified glassy carbon electrode (GCE). The polymer film was electropolymerized onto MWCNTs-COOH modified electrode by cyclic voltammetry (CV), and then silver nanoparticles were electrodeposited on the surface of PPAA/MWCNTs-COOH composite film. Thiol group end single-stranded DNA (HS-ssDNA) probe was easily covalently linked onto the surface of silver nanoparticles through a 5' thiol linker. The DNA hybridization events were monitored based on the signal of the intercalated adriamycin by differential pulse voltammetry (DPV). Based on the response of adriamycin, only the complementary oligonucleotides gave an obvious current signal compared with the three-base mismatched and noncomplementary oligonucleotides. Under the optimal conditions, the increase of reduction peak current of adriamycin was linear with the logarithm of the concentration of the complementary oligonucleotides from 9.0 x 10(-12) to 9.0 x 10(-9) M with a detection limit of 3.2 x 10(-12) M. In addition, this DNA sensor exhibited an excellent reproducibility and stability during DNA hybridization assay.