DNA电化学传感器原理组成及分类

DNA电化学传感器原理组成及分类
DNA电化学传感器是由固定了DNA的电极和电化学识别物质组成。固定在电极表面的DNA起着选择性识别特异靶基因的作用。根据杂交指示剂的电化学信号可以测得靶基因是否存在和含量多少。因此，DNA 在电极表面的固定是DNA电化学传感器的关键技术。同时，DNA在电极表面的固定是DNA修饰电极研究的基础 温度表| 风速计| 照度计| 噪音计| 辐照计| 声级计| 温湿度计| 红外线测温仪| 温湿度仪| 红外线温度计| 露点仪|
DNA电化学传感器是由一个支持DNA片断(即DNA探针)的电极(包括金电极、玻碳电极、热解石墨电极和碳糊电极等)和电活性杂交指示剂构成。DNA探针一般是由20～40个碱基组成的核苷酸片段，包括天然的核苷酸片断和人工合成的寡聚核苷酸片断。将SS-DNA修饰到电极表面，构成DNA修饰电极，由于电极上的探针DNA与溶液中的互补链(即靶序列)杂交的高度序列选择性，使得DNA修饰电极具有极强的分子识别能力．DNA探针分子与靶序列杂交，在电极表面形成ds-DNA，从而导致杂交前后电极表面DNA结构的改变，这种杂交前后的差异可用杂交指示剂来识别，从而达到检测的目的。DNA电化学传感器具有快速、灵敏和价廉等优点，是目前DNA传感器中最成熟的一种。其工作原理如图1．  

根据基底电极的类型不同，核酸修饰电极(NAME)可分为以下两大类：

　　1、核酸修饰汞电极，主要是悬汞电极(HMDE)；
　　2、核酸修饰固体电极：a．金电极，b．碳电极，包括玻碳电极(GCE)、碳糊电极(CPE)、裂解石墨电极(PGE)、高定向裂解石墨电极(HOPGE)、碳条电极(CSE)等。早期的NAME主要是采用核酸修饰汞电极。汞电极易得到新鲜、重现的电极表面，能方便地修饰核酸。但液态汞有毒性，不宜作为传感器的电极材料。碳导电性能好，价格便宜。它是化学惰性物质，不溶于汞，有很高的氢过电位，尤其适合于溶出分析的实际测定和理论研究。其中以玻璃碳为基体，容易制得覆盖整个电极表面的汞膜。玻璃碳表面抛光愈精细，形成的汞膜愈好，可获得灵敏而再现得溶出峰，半峰宽度小，峰形尖锐。碳糊电极由于表面容易更新，其灵敏度在碳质电极中最高。金电极也是核酸修饰电极常用得一种基底电极。由于硫醇衍生物能很强地吸附在金电极表面，因此自组装硫醇单分子膜已广泛应用于分子水平修饰电极，使电极表面功能化。


根据电化学标识元素的不同，可将电化学DNA生物传感器分为三类：

　　第一类是用具有电化学活性的杂交指示剂作为识别元素。许多具有电化学活性的小分子物质能够能够与DNA分子发生可逆性相互作用，其中一些物质能够专一性地嵌入dsDNA分子双螺旋结构的碱基对之间，这一类物质我们称它为杂交指示剂。在杂交过程中，杂交指示剂与电极表面的dsDNA形成复合物，通过测量其氧化一还原峰电位和峰电流测定和识别DNA。
　　第二类是在寡聚核苷酸上标记电化学活性的官能团作为识别元素，合成的带有电化学活性基团的寡聚核苷酸与电极表面的靶基因选择性地进行杂交反应，在电极表面形成带有电活性官能团的杂交分子，通过测定其电信号可以识别和测定DNA。
　　第三类是在DNA分子上标记酶作为识别元素。当标记了酶的ssDNA与电极表面的互补SS?DNA发生杂交反应后，由于酶具有很强的催化功能，通过测定反应生成物的变化量间接测定DNA。