组成图示
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传感器类型
电化学发光(ECL)生物传感器
检测对象
目标DNA（target DNA，寡核苷酸）；样品基质为杂交缓冲液（0.1 M Tris-HCl + 0.1 M NaCl）/ECL缓冲液（0.1 M PBS，pH 8.3）
检测原理
该传感器以GCE上CdS:Mn纳米晶膜为ECL发光体，S2O8^2-为共反应物。在负电位下，CdS:Mn被还原，S2O8^2-还原生成SO4•−，二者反应产生激发态CdS:Mn*并发射584.5 nm光。发夹DNA探针与MCH封端AuNP经EDC/NHS偶联于MPA层，AuNP邻近纳米晶时通过FRET猝灭ECL。目标DNA杂交使发夹展开，AuNP与纳米晶距离增大，ECL激发的AuNP表面等离子体共振向CdS:Mn纳米晶能量转移，改变辐射与非辐射衰减，ECL增强。ΔI随目标DNA浓度升高，50 aM–5.0 fM呈对数线性。
检测灵敏度
LOD: 50 aM (S/N = 3)，即 2100 copies in 70 mL sample；线性范围: 50 aM–5.0 fM；R = 0.996
效应效果
组装AuNP后ECL峰高较裸CdS:Mn膜降低25%；5.0 fM目标DNA杂交后ECL峰高较组装前增强55%。无AuNP对照中寡核苷酸本身不引起显著增强，说明增强来自AuNP等离子体能量转移。较短16-base loop/5-bp stem发夹增强约20%，证实距离依赖。2.9 fM单碱基错配、三碱基错配和非互补序列的ECL增量均明显低于2.9 fM目标DNA。CdS:Mn膜ECL稳定，连续循环12次仍保持。作者认为该体系超灵敏且高特异，可用于遗传病诊断、感染因子和生物战剂预警等核酸检测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻璃碳电极（GCE，3 mm直径），提供电子转移与ECL发生界面
- 纳米材料修饰层：5 nm、1.34 atom% Mn掺杂CdS纳米晶（CdS:Mn NCs）膜，滴涂形成ECL发光体
- 自组装/封闭层：3-巯基丙酸（MPA）自组装层，提供羧基用于EDC/NHS偶联并封闭非特异位点
- 识别元件：DNA发夹探针（hairpin-DNA probe，24-base loop/5-bp stem），通过EDC/NHS偶联识别目标DNA
- 间隔/封端材料：6-巯基-1-己醇（MCH）封端AuNP并参与组装，调节AuNP与纳米晶间距
- 信号标记/放大元件：5 nm金纳米颗粒（AuNPs），作为ECL猝灭剂与增强剂，通过FRET/SPR能量转移调制信号
- 电子供体/共反应物：过硫酸根离子（S2O8^2-），还原生成SO4•−并与还原态CdS:Mn反应产生激发态
- 信号读出：循环ECL检测，读取ECL峰高变化（ΔI）
中文摘要
本文报道了一种基于CdS:Mn纳米晶膜与金纳米颗粒距离依赖猝灭和增强电化学发光（ECL）的高灵敏、高特异DNA生物传感器。在邻近状态下，Au纳米颗粒通过Förster共振能量转移猝灭CdS:Mn纳米晶膜的ECL；当目标DNA与固定在膜上的发夹DNA探针杂交后，发夹结构展开，Au纳米颗粒与纳米晶距离增大，ECL激发的Au纳米颗粒表面等离子体共振向CdS:Mn纳米晶发生能量转移，从而增强ECL信号。该体系将猝灭与增强结合于同一检测过程，利用S2O8^2-作为共反应物产生稳定ECL，实现了对目标DNA的超灵敏检测，为核酸杂交事件的能量转移转导提供了新策略。
英文摘要
The quenching of electrochemiluminescence (ECL) from a CdS:Mn nanocrystal film by proximal Au nanoparticles was observed as a result of Förster energy transfer, while an enhancement of ECL takes place after hybridization with target DNA due to the energy transfer of ECL excited surface plasmon resonances in AuNPs to the CdS:Mn NCs at large separation, based on which an ultrasensitive and specific DNA biosensor was constructed.