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
三磷酸腺苷（ATP）、凝血酶（thrombin）；样品基质：缓冲液（ATP用20 mM Tris-HCl pH 7.6含300 mM NaCl和5 mM MgCl2；凝血酶用10 mM磷酸盐缓冲液pH 7.6含300 mM NaCl和5 mM MgCl2）
检测原理
该传感器采用信号关闭（signal OFF）机制。金电极表面通过3′-二硫键捕获DNA自组装形成固定层，5′端双蒽醌氧化还原标记适配体与捕获DNA杂交形成双链，使氧化还原标记靠近电极表面，DPV产生强法拉第电流。当ATP或凝血酶加入后，目标分子与适配体特异性结合，引发适配体构象开关，使氧化还原标记适配体链从双链中释放并扩散进入溶液。氧化还原标记远离电极，电子转移效率下降，DPV电流显著降低。电流下降程度随目标浓度增加而增大，ATP和凝血酶均呈现对数浓度线性响应。该策略不依赖酶催化或核酸扩增，主要依靠适配体识别和链释放实现信号转换。
检测灵敏度
ATP: 线性范围 ~0.01 mM–~0.5 mM；凝血酶: 线性范围 10 nM–500 nM（50-fold）
效应效果
该传感器表现出良好的选择性和稳定性。ATP传感器在0.1 mM UTP及其他核苷三磷酸存在下电流变化很小；凝血酶传感器在50 nM溶菌酶存在下信号抑制低于5%。无目标时电流至少12 h保持稳定。ATP检测中，0.01 mM、0.1 mM和0.5 mM分别引起约10%、65%和85%的电流下降，0.1 mM在80 min内达到饱和；凝血酶检测中，10 nM、50 nM和500 nM分别引起约10%、40%和65%的电流下降，50 nM在30 min内饱和。论文未报告实际样品加标回收率、重现性RSD及与ELISA等方法的对比。作者认为该TISR策略制备简单、无标记、快速、选择性好，适用于从小分子到大蛋白的广泛生物分子检测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：金电极（Au electrode），提供电子转导和DNA自组装表面
- 捕获DNA修饰层：3′-二硫键连接捕获DNA（3′-disulfide-linked capture DNA，ATP用15-mer、凝血酶用21-mer），自组装固定于金表面并提供杂交位点
- 识别元件：5′端双蒽醌氧化还原标记适配体（bis-anthraquinone-redox-tagged aptamer，anti-ATP 27-mer或anti-thrombin 27-mer），与捕获DNA杂交并识别目标
- 信号标记物：双蒽醌修饰丙二醇氧化还原标记（bis-anthraquinone-modified propanediol redox tag），产生DPV法拉第电流，目标结合后随适配体释放而信号下降
- 封闭层：巯基丙醇（mercaptopropanol，2.5 mM in 10 mM Tris-HCl），封闭剩余金表面
中文摘要
本文提出一种基于目标诱导链释放（TISR）的电化学适配体生物传感器通用策略。传感器以金电极为基底，3′-二硫键捕获DNA通过自组装固定于电极表面，5′端连接双蒽醌氧化还原标记的适配体与捕获DNA杂交形成双链。无目标时，氧化还原标记靠近电极，差分脉冲伏安法（DPV）产生强法拉第电流；目标分子结合适配体后引发构象开关，使标记适配体链从双链中释放并扩散进入溶液，导致电流显著下降。该策略无需额外标记，制备简单，可用于从小分子到大蛋白的无标记检测。作者以三磷酸腺苷（ATP）和凝血酶（thrombin）为例，分别构建了ATP和凝血酶传感器，并验证了其对ATP及凝血酶的选择性检测能力。
英文摘要
We describe a general strategy for electronic aptamer-based biosensor that is based on target-induced strand release (TISR) of a redox-modified aptamer from the aptamer-capture DNA duplex bound on an electrode.