电化学生物传感器

Talanta, 2017, 163, 65-71.
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实 验 原 理 图
基于 CHA 和 ALP 原位催化形成 磷钼酸盐构建免标记的电化学生物传感器用于 miRNA-155 检测示意图
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电极构建过程的界面表征
（A）电极修饰过程的逐步CV表征; (B) 磷钼酸盐形成前后的DPV表征 (a.形成前; b.形成后) 双峰分别对应于PMo12O403-和H2PMo2VMo10VIO403-之间的两个电子连续转移的过程 其反应方程式为： PMo12O403– + 2e + 2H+ = H2PMo2VMo10VIO403(I) (II)
稳定性分析
100个循环后，电流 信号降低5.37%
传感器具有较好的选择性、重现性及稳定性
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小
结
将 CHA 诱导的目标物的循环放大与纳米复合材料及
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酶催化技术相结合，显著的增强电化学响应信号，
极大的提高了传感器的灵敏度
利用ALP催化产生的PO43-原位生成具有电化学活性的
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电子媒介体直接用于目标物的定量检测，克服了电化 学信号物质固载量少和繁琐的标记过程
（A）剪切模式I示意图及（B）8-17 DNAzyme的剪切活性Urea-PAGE分析
（C）剪切模式I示意图及（D）RCA产物中GR-5 DNAzyme的剪切活性Urea-PAGE分析
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传感器的分析检测性能
传感器对不同浓度miRNA-155的DPV响应曲线及 0.32 V处的峰电流值与浓度 的对数值的标准曲线
检测范围：10 fM - 1 nM，检测限为1.64 fM
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传感器的性能分析
选择性分析
2 pM目标miRNA, 20 pM干扰物
重现性分析
批内5根电极，变 异系数2.46%
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研 究 内 容
三、基于双重Pb2+ -DNAzyme辅助的反馈放大策略构建免
固载微型化电化学检测系统用于Pb2+检测
新颖性：首次将两条 Pb2+ 特异性 DNAzyme 整合于一个体系中，以 诱导两条不同路径的滚环扩增反应，构建一种新型的反馈扩增策 略。同时该体系提出了一种简单、高效的方法用于构建碳纤维微 电极并将其与商用微量移液管组合，构建了一个微型化电化学检 测系统，可将分析试样体积降低至10 μL。
利用功能化的MWCNTs作为基底材料，不仅能促进电
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极界面电子传递，同时能够吸附生成的 PMo12O403- ，
为传感器的高稳定性做提供了保障
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研 究 内 容
二、基于DNAzyme辅助的目标物循环和HCR放大策略构建 的DNA水凝胶电化学阻抗生物传感器用于Hg2+检测
新颖性：巧妙地利用DNA水凝胶导电性能差的性质，结合杂交链
式反应将其引入到电极表面作为信号放大元件，极大的提高了传 感器的灵敏度，为构建阻抗型的电化学传感器提供一种新的策略
Biosens. Bioelectron., 2017, 98, 466-472.
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实 验 原 理 图
基于DNAzyme辅助的目标物循环和HCR放大策略构建 DNA水凝胶电化学阻抗生物 传感器用于Hg2+检测
Biosens. Bioelectron., Major Revision.
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实 验 原 理 图
基于双重 Pb2+-DNAzyme 辅助的反馈放大策略构建免固载微型化电化学检测系统用 于 Pb2+检测
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微型化电化学检测系统
(A) (B)
(A) 碳纤维微电极的原理设计示意图; (B)基于微量移液管的检测系统
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H2PMo2VMo10VIO403– + 2e + 2H+ = H4PMo4VMo8VIO403-
A
B
(A) CHA可行性PAGE分析
(B) AuNPs的TEM表征
C
D
(C) ALP对电化学信号的影响(a.不含ALP; b. 含有ALP); (D) 不同纳米载体的DPV响应(a. AuNPs; b. PSC@AuNPs)
小
结
利 用 Hg2+ 与 T 碱 基 特 异 性 识 别 作 用 激 活 多 组 分 的
1 Mg2+-DNAzyme以诱发HCR，为该传感器良好的选择 性提供了保障
将 DNAzyme 介导的目标物循环与 HCR 相结合，在电 2
极表面引入一层DNA水凝胶作为信号放大元件，为构
建阻抗型的电化学生物传感器提供了一种新的方法
研 究 内 容
一、基于 CHA 和 ALP 原位催化形成磷钼酸盐构建免标记 的电化学生物传感器用于 miRNA-155 检测
创新性：该体系将目光聚焦于ALP催化底物生成的副产物PO43-上，
将其与钼酸钠反应原位生成具有电化学活性的磷钼酸盐直接用于
目标物检测，克服了电极表面电活性物质固载量低和繁琐的标记 过程，为电化学传感器的构建提供了一种新的思路。
(C) 1.38%
(D)
5.14%
(C) 微型化电化学装置的稳定性； (D) 微型化电化学装置的可重用性
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碳纤维微电极SEM、显微镜表征
(A) 碳纤维石蜡密封界面及(B) 碳纤维的SEM表征； (C) 碳纤维石蜡密封界面及(D)铜丝和 碳纤维连接处显微镜表征
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DNAzyme活性Urea-PAGE分析
检测范围： 0.1 pM - 10 nM 检出限： 0.042 pM
传感器对不同浓度Hg2+在的EIS响应及标准曲线
选择性分析
Sample s 1 2 3 4 5
加标回收实验
Hg2+ spiked (M) 2 × 10-12 2 × 10-11 2 × 10-10 5 × 10-10 1 × 10-9 Hg2+ recovered (M) 1.904 × 10-12 2.025 × 10-11 2.047 × 10-10 4.904 × 10-10 1.033 × 10-10 Recovery (%) 95.2 101.3 102.4 98.1 103.3 RSD (%) 3.2 6.8 4.8 5.1 6.5
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HCR介导DNA水凝胶表征
EIS验证 Baidu NhomakorabeaAGE表征
SEM表征
经分析，HCR介导DNA水 凝胶的合成是成功的
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电极界面表征及放大效果分析
电极逐步修饰过程中的EIS表征 (A ) 和CV表征(B)
HCR介导的信号放大(C)及 DNA水凝胶介导的信号放大(D)
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传感器分析性能研究