DNA電化學(xué)傳感器原理組成及分類

DNA電化學(xué)傳感器原理組成及分類
DNA電化學(xué)傳感器是由固定了DNA的電極和電化學(xué)識別物質(zhì)組成。固定在電極表面的DNA起著選擇性識別特異靶基因的作用。根據(jù)雜交指示劑的電化學(xué)信號可以測得靶基因是否存在和含量多少。因此，DNA 在電極表面的固定是DNA電化學(xué)傳感器的關(guān)鍵技術(shù)。同時，DNA在電極表面的固定是DNA修飾電極研究的基礎(chǔ) 溫度表| 風(fēng)速計| 照度計| 噪音計| 輻照計| 聲級計| 溫濕度計| 紅外線測溫儀| 溫濕度儀| 紅外線溫度計| 露點儀|
DNA電化學(xué)傳感器是由一個支持DNA片斷(即DNA探針)的電極(包括金電極、玻碳電極、熱解石墨電極和碳糊電極等)和電活性雜交指示劑構(gòu)成。DNA探針一般是由20～40個堿基組成的核苷酸片段，包括天然的核苷酸片斷和人工合成的寡聚核苷酸片斷。將SS-DNA修飾到電極表面，構(gòu)成DNA修飾電極，由于電極上的探針DNA與溶液中的互補鏈(即靶序列)雜交的高度序列選擇性，使得DNA修飾電極具有極強的分子識別能力．DNA探針分子與靶序列雜交，在電極表面形成ds-DNA，從而導(dǎo)致雜交前后電極表面DNA結(jié)構(gòu)的改變，這種雜交前后的差異可用雜交指示劑來識別，從而達到檢測的目的。DNA電化學(xué)傳感器具有快速、靈敏和價廉等優(yōu)點，是目前DNA傳感器中最成熟的一種。其工作原理如圖1．  

根據(jù)基底電極的類型不同，核酸修飾電極(NAME)可分為以下兩大類：

　　1、核酸修飾汞電極，主要是懸汞電極(HMDE)；
　　2、核酸修飾固體電極：a．金電極，b．碳電極，包括玻碳電極(GCE)、碳糊電極(CPE)、裂解石墨電極(PGE)、高定向裂解石墨電極(HOPGE)、碳條電極(CSE)等。早期的NAME主要是采用核酸修飾汞電極。汞電極易得到新鮮、重現(xiàn)的電極表面，能方便地修飾核酸。但液態(tài)汞有毒性，不宜作為傳感器的電極材料。碳導(dǎo)電性能好，價格便宜。它是化學(xué)惰性物質(zhì)，不溶于汞，有很高的氫過電位，尤其適合于溶出分析的實際測定和理論研究。其中以玻璃碳為基體，容易制得覆蓋整個電極表面的汞膜。玻璃碳表面拋光愈精細(xì)，形成的汞膜愈好，可獲得靈敏而再現(xiàn)得溶出峰，半峰寬度小，峰形尖銳。碳糊電極由于表面容易更新，其靈敏度在碳質(zhì)電極中最高。金電極也是核酸修飾電極常用得一種基底電極。由于硫醇衍生物能很強地吸附在金電極表面，因此自組裝硫醇單分子膜已廣泛應(yīng)用于分子水平修飾電極，使電極表面功能化。


根據(jù)電化學(xué)標(biāo)識元素的不同，可將電化學(xué)DNA生物傳感器分為三類：

　　第一類是用具有電化學(xué)活性的雜交指示劑作為識別元素。許多具有電化學(xué)活性的小分子物質(zhì)能夠能夠與DNA分子發(fā)生可逆性相互作用，其中一些物質(zhì)能夠?qū)Ｒ恍缘厍度雂sDNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)的堿基對之間，這一類物質(zhì)我們稱它為雜交指示劑。在雜交過程中，雜交指示劑與電極表面的dsDNA形成復(fù)合物，通過測量其氧化一還原峰電位和峰電流測定和識別DNA。
　　第二類是在寡聚核苷酸上標(biāo)記電化學(xué)活性的官能團作為識別元素，合成的帶有電化學(xué)活性基團的寡聚核苷酸與電極表面的靶基因選擇性地進行雜交反應(yīng)，在電極表面形成帶有電活性官能團的雜交分子，通過測定其電信號可以識別和測定DNA。
　　第三類是在DNA分子上標(biāo)記酶作為識別元素。當(dāng)標(biāo)記了酶的ssDNA與電極表面的互補SS?DNA發(fā)生雜交反應(yīng)后，由于酶具有很強的催化功能，通過測定反應(yīng)生成物的變化量間接測定DNA。