A label-free electrochemistry biosensor based flower-like 3-dimensional ZnO superstructures for detection of DNA arrays
A label-free electrochemistry biosensor based flower-like 3-dimensional ZnO superstructures for detection of DNA arrays
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基于花状 3 维 ZnO 超结构的无标记电化学生物传感器，用于检测 DNA 阵列
DOI：
10.1039/c4nj01218f
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发表时间：
2014-11
影响因子：
3.3
通讯作者：
张秋禹
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
张秋禹
利用花状三维ZnO超结构作为增强传感平台，壳聚糖（CS）作为成膜材料，制备了一种新型无标记DNA杂交生物传感器。在ZnO-CS基体上均匀分布Au纳米颗粒（AuNPs），构建了高灵敏度的电化学DNA传感器。采用循环伏安法（CV）和电化学阻抗谱法（EIS）研究了所设计电极的电化学性能。差分脉冲伏安法（DPV）监测DNA杂交。AuNPs/ ZnO-CS薄膜具有良好的电导率，可加速电子传递，具有明显的信号放大效应和较低的电化学传感检测限。在最佳条件下，氧化还原标记物的峰值电流与互补DNA浓度的对数呈线性关系，检测限为2.0 × 10−15 M （3σ/S）。该传感器对单碱基错配DNA也显示出较高的选择性。该生物传感器的优异性能主要归功于ZnO的大表面体积结构以及AuNPs和CS的协同作用。该方法为DNA检测提供了一种简单可靠的方法，并将为其他核酸的灵敏检测开辟新的机会。
A novel label-free DNA hybridization biosensor was fabricated using flower-like 3-dimensional (3D) ZnO superstructures as an enhanced sensing platform and employing chitosan (CS) as a film-forming material. A highly sensitive electrochemical DNA sensor was constructed by homogenously distributing Au nanoparticles (AuNPs) on the ZnO–CS matrix. The electrochemical performance of the designed electrodes was investigated by cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Differential pulse voltammetry (DPV) was used to monitor DNA hybridization. The AuNPs/ZnO–CS film exhibited good conductivity for accelerating the electron transfer, which led to obvious signal amplification and a low detection limit for electrochemical sensing. Under optimal conditions, the peak currents of the redox marker exhibited a linear relationship with the logarithm of the concentrations of complementary DNA from 1.0 × 10−14 to 1.0 × 10−10 M with a detection limit of 2.0 × 10−15 M (3σ/S). The developed sensor also displayed high selectivity to differentiate one-base mismatched DNA. The excellent performance of the biosensors was attributed to large surface-to-volume of ZnO superstructures and the synergistic effect of AuNPs and CS. The proposed approach provides a simple and reliable method for DNA detection and will open new opportunities for the sensitive detection of other nucleic acids.
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