组成图示
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传感器类型
压电(QCM)生物传感器
检测对象
微小亚历山大藻（Alexandrium minutum）大核糖体 RNA（rRNA）基因片段 DNA 靶标；样品基质：0.05 M HEPES/0.5 M NaCl 缓冲液（溶液杂交实验，非实际海水或生物样品）
检测原理
传感器以镀金石英晶体为压电换能器，金表面通过硫醇自组装或二硫代丙酸-EDC/NHS-亲和素界面固定 20 碱基 DNA 探针。当含 A. minutum 大 rRNA 基因片段的互补靶标 DNA 流过表面时，探针与靶标发生特异性杂交，形成双链并使界面吸附质量增加。根据 Sauerbrey 关系，QCM 共振频率下降量 Δf 与吸附质量成正比，因此靶标浓度越高，杂交双链质量越大，频率变化越大。随机非互补链不产生明显频率变化，体现选择性。硫醇探针表面密度高，质量响应更大；生物素探针密度较低但可及性高，杂交更快、效率更高。该体系无酶或核酸放大，直接以质量变化实现原位检测。
检测灵敏度
原文未报告 LOD、线性范围、灵敏度斜率或相关系数；QCM sensitivity s: 350 pg/Hz
效应效果
两种传感器对随机非互补链均无频率响应，选择性良好。27 MHz QCM 在 3 小时内频率稳定在几赫兹，对应纳克级质量变化。硫醇传感器重复性：探针密度 (3.7±0.5)×10^13 probe/cm²，杂交效率 42±2%，Δf 89±13 Hz，半时约 149 s；再生后效率损失 16%。生物素传感器响应更快、效率更高：探针密度 (1.4±0.3)×10^13 probe/cm²，杂交效率 79±15%，Δf 61±8 Hz，半时 101±16 s；再生损失 26%，因亲和素碱性盐溶液变性。作者认为可用于沿海有毒微藻监测，替代动物实验和分类鉴定。
传感器的构成
- 基底/换能器：AT-cut 石英晶体（9 MHz 标称，27 MHz 三次泛音）与 200 nm 金电极（25 nm Cr 底层），提供压电换能。
- 硫醇探针修饰层：硫醇-C6 标记 20-mer DNA 探针 P2 在金表面形成自组装单分子层（SAM），直接固定识别探针。
- 生物素探针修饰层：二硫代丙酸（dithiopropionic acid）SAM 经 EDC/NHS 活化后接枝亲和素（avidin），用于固定生物素标记探针。
- 识别元件：20-mer DNA 探针 P2/P3（5'-AGCAC TGATG TGTAA GGGCT-3'），特异性识别 A. minutum 大核糖体 RNA（rRNA）基因片段。
- 靶标：互补 20-mer DNA 靶标 T2（3'-TCGTG ACTAC ACATT CCCGA-5'），代表 A. minutum 基因序列。
- 杂交缓冲液：0.05 M HEPES、0.5 M NaCl（pH 7.2），维持杂交条件；随机链 R 用于非特异吸附对照。
- 信号读出：27 MHz QCM 振荡器与频率计 PM 6685，通过频率变化 Δf 监测界面质量变化。
中文摘要
本文报道了两种基于石英晶体微天平（QCM）的寡核苷酸生物传感器，用于检测产生麻痹性贝类毒素（PSP）的有毒微藻微小亚历山大藻（Alexandrium minutum）的基因序列。传感器在镀金石英表面分别接枝 20 碱基硫醇标记或生物素标记 DNA 探针，并通过与互补 20 碱基靶标 DNA 的特异性杂交实现识别。实验在受控流体力学条件下，用 27 MHz QCM 原位监测频率变化。装置频率在 3 小时实验内稳定在几赫兹，对应纳克级质量变化。两种传感器均表现出高效且选择性的 DNA 识别能力。杂交动力学曲线表明，硫醇标记探针传感器因探针表面密度较高而具有更大的质量响应，因而更敏感；生物素标记探针传感器因探针可及性更好，具有更短的响应时间和更高的杂交效率。该工作为沿海有毒微藻的快速分子监测提供了压电 DNA 传感方案。
英文摘要
Two quartz crystal microbalance oligonucleotide biosensors of a toxic microalga gene sequence (Alexandrium Minutum) have been designed. Grafting on a gold surface of 20-base thiol- or biotin-labeled probe, and selective hybridization with the complementary 20-base target, have been monitored in situ with a 27 MHz quartz crystal microbalance under controlled hydrodynamic conditions. The frequency of the set up is stable to within a few hertz, corresponding to the nanogram scale, for three hour experiments. DNA recognition by the two biosensors is efficient and selective. Hybridization kinetic curves indicate that the biosensor designed with the thiol-labeled probe is more sensitive, and that the biosensor designed with the biotin-labeled probe has a shorter time response and a higher hybridization efficiency.