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
乳腺癌易感基因 BRCA1 相关单链靶 DNA（single-stranded DNA, ssDNA），样品基质为乳腺癌组织来源的 cDNA/mRNA 提取液及杂交缓冲液（PBS、Tris-HCl/EDTA/NaCl）
检测原理
该传感器以 ITO 为导电基底，CHIT-co-PANI 共聚物膜兼具导电性与生物相容性，用于固定 BRCA1 相关 cDNA 探针。当溶液中的靶 ssDNA 与电极表面 cDNA 杂交后，形成双链 DNA，使电极界面负电荷密度增加。由于杂交双链 DNA 与阴离子氧化还原探针 Fe(CN)6^3-/4- 之间存在静电排斥，氧化还原探针接近电极界面的电子转移受到阻碍，电荷转移电阻增大，循环伏安/安培电流下降。ssDNA 浓度越高，杂交量越多，界面排斥越强，电流下降越大；在 0.05–25 fmol 范围内，电流与 ssDNA 浓度对数呈线性关系。该过程无需酶或核酸扩增，依靠 DNA 杂交和界面电荷变化实现检测。
检测灵敏度
LOD: 0.05 fmol；线性范围: 0.05–25 fmol；灵敏度: 2.104 μA/fmol
效应效果
该传感器对单碱基错配 ssDNA 的响应变化可忽略，表现出良好的序列选择性。重现性方面，7 个相同制备的 cDNA/CHIT-co-PANI/ITO 电极在 15 fmol ssDNA 下的平均电流为 2.79×10^-4 A，标准偏差为 ±0.02×10^-4 A，RSD 约 0.72%。稳定性方面，生物电极在室温下储存 6 个月后安培电流仅下降约 5%，货架寿命约 6 个月。论文未报告实际临床样品加标回收率或与 ELISA、qPCR 等方法的直接对比。作者认为该电极制备简单、成本低、响应快（16 s）、灵敏度高，可用于乳腺癌早期相关基因的快速、精确检测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：ITO 玻璃（indium–tin-oxide, ITO），导电工作电极基底
- 导电生物相容修饰层：CHIT-co-PANI（chitosan-co-polyaniline，壳聚糖-聚苯胺共聚物），由 CHIT 与 PANI 电聚合形成，增强导电与固定生物分子
- 识别元件：cDNA 探针（complementary DNA, cDNA，42 碱基，BRCA1 相关），固定于 CHIT-co-PANI 表面，与靶 ssDNA 杂交
- 氧化还原探针/信号介质：Fe(CN)6^3-/4-（5 mM，PBS pH 7.0），作为电子转移指示剂，杂交改变其电流响应
- 检测缓冲介质：PBS（pH 7.0）及杂交缓冲液（10 mM Tris-HCl、1.0 mM EDTA、0.10 M NaCl），维持杂交与电化学环境
中文摘要
本研究制备了一种用于乳腺癌易感基因检测的电化学生物传感器。该传感器以氧化铟锡（ITO）玻璃为基底，在其表面通过电聚合制备壳聚糖-聚苯胺共聚物（CHIT-co-PANI）修饰层，并将与乳腺癌易感基因 BRCA1 相关的 42 碱基互补 DNA（cDNA）探针固定于电极表面。采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、原子力显微镜（AFM）、循环伏安法（CV）和电化学阻抗谱（EIS）对 CHIT-co-PANI/ITO 及 cDNA/CHIT-co-PANI/ITO 电极进行表征。结果表明，cDNA 探针成功固定于共聚物膜上，且杂交后电极界面电子传递特性发生明显变化。在含 5 mM 铁氰化钾的 PBS 缓冲液中，cDNA/CHIT-co-PANI/ITO 电极的安培电流随单链靶 DNA（ssDNA）摩尔浓度对数的增加在 0.05–25 fmol 范围内呈线性下降，灵敏度为 2.104 μA/fmol，响应时间约 16 s。该生物电极在室温下储存约 6 个月仍保持良好稳定性，可用于乳腺癌相关基因的快速、低成本电化学检测。
英文摘要
An electrochemical breast cancer biosensor based on a chitosan-co-polyaniline (CHIT-co-PANI) copolymer coated onto indium-tin-oxide (ITO) was fabricated by immobilizing the complementary DNA (cDNA) probe (42 bases long) associated with the breast cancer susceptible gene BRCA1. Both the CHIT-co-PANI/ITO and the cDNA/CHIT-co-PANI/ITO electrodes were characterized with Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, atomic force microscopy (AFM), cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). For the cDNA/CHIT-co-PANI/ITO electrode, the amperometric current decreased linearly with an increasing logarithm of molar concentration of the single-stranded target DNA (ssDNA) within the range of 0.05-25fmol. The bioelectrode exhibited a sensitivity of 2.104 microA/fmol with a response time of 16s. The cDNA/CHIT-co-PANI/ITO electrode had a shelf life of about six months, even when stored at room temperature.