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
目标DNA（target DNA/cDNA），样品基质为PBS缓冲液（10 mM PBS，pH 7.4，0.3 M NaCl）
检测原理
该传感器采用邻近依赖表面杂交机制。金电极表面自组装短巯基化捕获探针，溶液中引入Fc标记检测探针与目标DNA。目标DNA同时与Fc探针和捕获探针互补杂交，形成稳定双链，使原本远离电极的Fc探针被拉近金表面。由于Fc具有可逆氧化还原特性，其靠近电极后电子转移加快，差分脉冲伏安法（DPV）法拉第电流显著增强。无目标DNA时，Fc探针与捕获探针熔解温度低，不发生杂交，背景低。目标浓度升高时，表面Fc量增加，电流随浓度对数线性增大。
检测灵敏度
LOD: 1 fM (S/N = 3)；线性范围: 1 fM–1 nM；相关系数: 0.997
效应效果
选择性方面，100 pM互补序列峰值电流为225 nA，单碱基错配为61 nA，四碱基错配为44 nA，非互补序列为39 nA，空白为37 nA，互补与错配间电流差约200 nA，可区分单碱基差异。稳定性方面，传感器在4℃脱氧超纯水中保存6天，每24 h检测，44 h内信号稳定。可再生性方面，经>80℃热水10 min并冰浴10 min处理，可再生16次，信号损失约15%。作者认为其灵敏度与线性范围优于其他电化学DNA检测方法，适用于复杂样品、临床分析物及DNA损伤诊断。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：多晶金电极（Au electrode，99.99%，直径约2 mm），提供导电基底与电子转导界面。
- 识别元件/捕获探针：3′短巯基化捕获探针（thiolated capture probe，含(CH2)6-SH），经硫醇自组装固定于Au表面，识别目标DNA的3′半段。
- 识别元件/检测探针：二茂铁标记检测探针（ferrocene-tagged detection probe, Fc-DNA），识别目标DNA的另一半段并携带电化学信号。
- 信号标记物：二茂铁（ferrocene, Fc），可逆氧化还原基团，在电极附近产生法拉第电流。
- 杂交介质：10 mM PBS（pH 7.4，0.3 M NaCl），提供杂交所需离子强度与温度条件。
- 读出体系：三电极体系（Au工作电极、SCE参比电极、Pt对电极）与差分脉冲伏安法（DPV），读取Fc氧化还原电流。
中文摘要
本文报道了一种基于邻近依赖表面杂交检测的电化学DNA（E-DNA）生物传感器，用于核酸的简单、快速和特异性检测。该传感器通过在金电极上自组装3′短巯基化捕获探针构建。检测时，5′二茂铁（Fc）标记探针与目标DNA的一段互补，同时目标DNA的另一段与3′巯基化捕获探针互补，形成稳定双链复合物，使Fc探针靠近电极表面并产生显著法拉第电流。由于稳定的杂交模式，该传感器具有低检出限（1 fM）和宽动态范围（1 fM至1 nM）。此外，传感体系能够区分互补序列与错配序列，并表现出高灵敏度、稳定性和可重复使用性。
英文摘要
This paper describes a novel electrochemical DNA (E-DNA) biosensor for simple, rapid, and specific detection of nucleic acids based on the proximity-dependent surface hybridization assay. This E-DNA biosensor was constructed by self-assembly of a 3' short thiolated capture probe on the gold electrode. DNA detection was realized by outputting a remarkable redox current of the 5' ferrocene (Fc) tail labeled probe. When the target DNA was introduced into the system, it was complementary to the 5' Fc labeled probe at the one-half-segment and complementary to the 3' short thiolated capture probe at the other half-segment, resulting in forming a stable duplex complex. As a result, the Fc probe was proximate to the electrode surface, and the Faradaic current was observed. This E-DNA biosensor was proved to have a low detection limit (1 fM) and a wide dynamic range (from 1 fM to 1 nM) due to the stable hybridization mode. In addition, the sensing system could discriminate the complementary sequence from mismatch sequences, with high sensitivity, stability, and reusability.