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在电化学生物传感器（E-sensors）应用中，稳定性、重复性和灵敏度难以兼顾。研究人员构建了基于双链 DNA（dsDNA）介导的亚甲基蓝（MB）和胆固醇共固定的比率型 E-sensor。该传感器能有效检测新冠病毒 N 基因片段，为大规模疾病筛查提供有力工具。
在生物医学领域，电化学生物传感器（E-sensors）凭借操作简便、成本低廉、适合小型化等优势，受到广泛关注。然而，稳定性、重复性和灵敏度的问题却像一道道难以跨越的鸿沟，阻碍着它在实际应用中的推广。想象一下，在医院里进行疾病检测时，如果传感器的检测结果不稳定、重复性差，那将会给医生的诊断带来多大的困扰，也可能导致患者得不到及时准确的治疗。正是为了解决这些棘手的问题，科研人员踏上了探索之路。
来自国内的研究人员开展了一项别具一格的研究。他们构建了一个多功能且包容性强的己烷硫醇自组装单分子层（HT SAM）平台，通过双链 DNA（dsDNA）配位的巧妙方式，成功招募了胆固醇和亚甲基蓝（MB），将固定化和参考功能融入到 HT SAM 中。研究结果令人眼前一亮，这种设计的碱基堆积驱动比率型 E-sensors 成功检测出严重急性呼吸综合征冠状病毒 2（SARS-CoV-2）N 基因相关片段，展现出 10 fM 至 10 nM 的宽动态范围，检测限低至 1.32 fM，同时具备出色的重复性、稳定性和选择性。这一成果意义非凡，为大规模疾病筛查的即时检测（point-of-care testing）提供了有力支持，有望在未来的医疗检测领域发挥重要作用。该研究成果发表在《Biosensors and Bioelectronics》上。
研究人员开展研究时，主要运用了以下关键技术方法：构建基于 HT SAM 的生物传感平台，利用 dsDNA 介导 MB 和胆固醇共固定；通过电化学检测技术，对目标检测物进行分析，获取检测信号，以此来评估传感器的性能。
下面来看具体的研究结果：
- MB 用于 DNA 探针固定的可行性：MB 作为 E-sensors 中常用的氧化还原报告分子，其疏水、平面结构使其能固定在 HT SAM 上，实现 MB 修饰的 DNA 探针固定。HT SAM 平台的包容性和通用性，让 MB 兼具氧化还原报告分子和固定化辅助分子的双重功能。
- 传感器性能研究：研究人员对构建的比率型 E-sensors 进行性能测试，发现系统增加的锚定位点显著提高了界面 DNA 探针固定的稳定性和效率。共固定的 MB 作为内参信号，有效缓解了传统 E-sensors 因重复性问题导致的精度限制。直立的 dsDNA 和同轴碱基堆积促进了靶标与探针的相互作用，提高了界面 DNA 探针的杂交效率和速率。紧密堆积的疏水 HT SAM 促进了 [Fe (CN)6]3?介导的级联电催化放大，进一步提升了 E-sensor 的灵敏度。在对 SARS-CoV-2 N 基因相关片段的检测中，该传感器展现出优异的性能，拥有宽动态范围和低检测限，重复性、稳定性和选择性良好。
研究结论和讨论部分再次强调，在临床应用复杂且多面的需求背景下，多功能、包容性强且通用的平台对于实现功能的协同整合、提高 E-sensors 整体质量至关重要。本研究中，DNA 结构充当 “媒介”，将所需组件带到 HT SAM “平台”。HT SAM 的包容性和通用性使各组件发挥最佳功能并协同作用，为提升 E-sensors 性能提供了新思路。这一研究成果为电化学生物传感器在疾病检测领域的发展开辟了新方向，有望推动相关技术在临床诊断、公共卫生监测等方面的广泛应用，助力全球健康事业的发展。
