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
喹唑啉衍生物 QI（3-(5-bromo-2-furyl)-9-chloro-5-morpholin-4-yl[1,2,4]triazolo[4,3-c]quinazoline）、喹唑啉衍生物 QII（3-(5-nitro-2-furyl)-9-chloro-5-phenylpiprazine-4-yl[1,2,4]triazolo[4,3-c]quinazoline）；样品基质：PBS 溶液（1 或 100 mM，pH 7.0，DMSO≤1%）
检测原理
传感器以 MWCNT–PEI 复合层在 SPCE 上固定牛胸腺 dsDNA。喹唑啉衍生物 QI/QII 与表面 DNA 孵育后引起 DNA 结构损伤、降解或电荷分布改变。损伤使 DNA 与 [Ru(bpy)3]2+ 的结合及鸟嘌呤介导氧化能力下降，SWV 峰电流降低；同时 DNA 负电荷屏障减弱，[Fe(CN)6]3−/4− 接近电极表面，CV 峰电位差 ΔEp 减小，EIS 极化电阻 Rp 降低。信号以扣除 MWCNT–PEI/SPCE 空白后的归一化 Irel、ΔEp,rel 和 Rp,rel 表示，随喹唑啉浓度和孵育时间增加而下降。该体系无额外酶或核酸放大，主要依赖界面电荷变化与氧化还原指示剂读出。
检测灵敏度
LOD: 原文仅估计在 mg/mL 量级（未给出具体数值）
效应效果
传感器为一次性使用，使用前在 1 mM PBS 中预处理 5 min。n=3 电极显示可重复性：DNA/MWCNT–PEI/SPCE 的 SWV 峰电流为 4.82±0.10 µA，CV ΔEp 为 0.49±0.01 V，EIS Rp 为 22.6±0.8 kΩ。空白孵育不改变信号。QI 和 QII 均造成 DNA 损伤，QII 作用更强，如 200 µg/mL 孵育 10 min 时 Rp,rel 分别为 0.69±0.08 和 0.31±0.09。MWCNT–PEI 界面优于 MWCNT–壳聚糖界面。作者指出该传感器不能区分不同喹唑啉，但可作为快速筛查 DNA 损伤的预警装置，并提示两种衍生物可能具有抗肿瘤活性。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：商用丝网印刷碳工作电极（SPCE），几何面积 21 mm²，三电极组件含 Ag/AgCl 参比电极和碳对电极，提供导电基底与电化学换能。
- 纳米材料修饰层：多壁碳纳米管（MWCNT）分散于聚乙烯亚胺（PEI）复合层，MWCNT:PEI 质量比 1:1 最佳，提高导电性、增大表面积并提供正电荷平台。
- 识别元件：牛胸腺双链 DNA（calf thymus dsDNA）层，0.1 mg/mL 滴涂干燥，作为生物识别与损伤指示层。
- 信号标记物：[Ru(bpy)3]2+（三联吡啶钌(II)），20 mM 于 1 mM PBS，SWV 中作为鸟嘌呤氧化介体/指示剂。
- 氧化还原探针：[Fe(CN)6]3−/4−（铁氰化钾/亚铁氰化钾，1/1 mM 于 100 mM PBS），用于 CV 和 EIS 监测界面电荷屏障变化。
- 支持电解质：PBS（pH 7.0；SWV 用 1 mM，CV/EIS 用 100 mM），提供离子导电环境。
中文摘要
本文报道了一种一次性 DNA 生物传感器。商用丝网印刷三电极组件中的碳工作电极（SPCE）先以多壁碳纳米管（MWCNT）分散于聚乙烯亚胺（PEI）的复合层修饰，再覆盖牛胸腺双链 DNA（calf thymus dsDNA）层。作者采用方波伏安法（SWV）以 [Ru(bpy)3]2+ 作为氧化鸟嘌呤的氧化还原指示剂和介体，并采用循环伏安法（CV）和电化学阻抗谱（EIS）以溶液中的 [Fe(CN)6]3−/4− 为指示剂，对传感器进行表征和表面 DNA 损伤评估。由于 MWCNT 具有高电导率和大比表面积，PEI 带正电荷，MWCNT–PEI 复合层可通过聚电解质复合有效固定 DNA，并有利于伏安和阻抗检测。该界面性能优于作者此前报道的 MWCNT–壳聚糖界面。将传感器在喹唑啉溶液中孵育后，观察到明显的深层 DNA 层损伤，且损伤程度随喹唑啉浓度和孵育时间增加而增强。
英文摘要
A screen-printed carbon working electrode within a commercially available screen-printed three-electrode assembly was modified by using a composite of multiwalled carbon nanotubes (MWCNT) dispersed in polyethylenimine (PEI) followed by covering with the calf thymus dsDNA layer. Several electrochemical methods were used to characterize the biosensor and to evaluate damage to the surface-attached DNA: square wave voltammetry of the [Ru(bpy)(3)](2+) redox indicator and mediator of the guanine moiety oxidation, cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy in the presence of the [Fe(CN)(6)](3-/4-) indicator in solution. Due to high electroconductivity and large surface area of MWCNT and positive charge of PEI, the MWCNT-PEI composite is an advantageous platform for the DNA immobilization by the polyelectrolyte complexation and its voltammetric and impedimetric detection. In this respect, the MWCNT-PEI interface exhibited better properties than the MWCNT-chitosan one reported from our laboratory previously. A deep DNA layer damage at incubation of the biosensor in quinazoline solution was found, which depends on the quinazoline concentration and incubation time.