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论文(4)

发卡型万能传导在基于核酸分子线路的基因诊断中的应用和性能优化

唐艺丹 , 刘一辰 , 吕佰阳 , 郭路路 , 李冰凌

doi: 10.11895/j.issn.0253-3820.181056

核酸等温扩增技术作为核酸体外扩增技术，其反应过程始终维持在恒定温度下。与聚合酶链反应相比，核酸等温扩增反应具有优异的便携型，因而被视为最有望实现基因快检甚至即时快检的体外基因扩增方法。然而，由于反应过程中假阳性扩增频发、反应后对产物的检测方法缺乏特异性和灵敏度等缺点，限制了其在实际分析检测中的应用。通过构建发卡型结构万能中转探针，成功地将恒温扩增产物转到一套性能良好的已知核酸分子线路上；借助核酸分子线路的百倍放大性能和序列特异性，实现对上游基因序列信息的精准识别和放大信号输出。针对不同的待测序列，仅需改变发卡型中转探针的序列，即可实现对不同序列目标物的检测。基于中转探针的重要性，本研究对中转探针的设计原理和方法进行了重点阐述，提出并验证了一套行之有效的普适性设计规律，确保中转探针良好的中转效率（信噪比）。利用这一规律获得的中转探针，与核酸分子线路偶联，可成功为低至近单分子（20个拷贝）的模型基因提供显著荧光和电化学信号输出。

关键词: 等温扩增, 万能中转, 发卡型中转探针, 核酸分子线路, 催化发卡型结构自组装, 荧光, 电化学

基于钯水凝胶的电化学传感器选择性检测水合肼

柴瑞涛 , 刘雨腾 , 张国 , 朱维晃 , 陈宇云 , 冯建军 , 柴守宁

doi: 10.11895/j.issn.0253-3820.171435

以β-环糊精为保护剂，氯化亚钯为前驱体，采用分子自组装的方式合成钯水凝胶，利用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)对其形貌和结构进行了表征。通过滴涂法将其修饰到金电极表面，采用循环伏安法(CV)、差分脉冲伏安法(DPV)对修饰电极的电化学行为了表征。结果表明，此传感器对水合肼具有良好的电催化效果，可有效消除K⁺、Na⁺、Mg²⁺、NH₄⁺、Ni²⁺、Mn²⁺和Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-、PO₄^3-、HCOO^-(草酸根)、C₆H₅O₇^3-(柠檬酸根)等物质的干扰。在优化的条件下，氧化峰电流与水合肼的浓度在25~950 μmol/L范围内呈良好的线性关系，检出限为1.6 μmol/L(S/N=3)。此传感器具有制作简单、灵敏度高和选择性好等优点，可应用于实际水样中水合肼的检测。

关键词: 钯, 水凝胶, 电化学, 传感器, 水合肼

新型耗散型电化学石英晶体微天平的研制

刘振邦 , 马英明 , 韩冬雪 , 董献堆 , 牛利 , 包宇

doi: 10.11895/j.issn.0253-3820.171488

针对目前商品化的石英晶体微天平（Quartz crystal microbalance，QCM）仪器存在的功能单一、耗材昂贵等问题，基于正交解调法阻抗分析原理，本研究搭建了新型QCM仪器系统。在此仪器系统中，通过嵌入式软件和硬件电路的深度结合，实现了较宽的频率范围内石英晶体谐振频率自动匹配和精确测量，并引入了电容补偿电路对石英晶体谐振片的静态电容进行实时补偿，从而消除了较高弹性负载情况下谐振频率的测量误差。通过对不同粘弹性负载环境、连续小质量负载添加、电化学联用测试等多个实验对所搭建仪器的功能和性能进行了验证和测试。实验结果表明，研制的QCM仪器系统适用的石英晶体频率范围较宽，可对石英晶体谐振片的静态电容进行自动补偿，频率测量精度可达0.1 Hz，并且能够实时、连续地测量耗散因子，能与多种电化学方法联用，具有功能丰富、耗材成本低等优点。

关键词: 石英晶体微天平, 电化学, 耗散因子, 正交解调法, 静态电容补偿

一种超灵敏检测镉离子的核酸适配体电化学传感器

袁敏 , 钱世权 , 曹慧 , 徐斐 , 叶泰 , 于劲松 , 郭文 , 吴嘉颖 , 阿提坎·吾斯曼

doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.201072

设计了一种基于核酸适配体检测镉离子（Cd²⁺）的电化学生物传感器，将适配体互补链（CDNA）通过AuS键自组装于金电极表面，并与适配体杂交结合形成双链DNA。由于适配体对Cd²⁺有特异性结合能力，加入Cd²⁺后，与互补链竞争结合适配体，使修饰二茂铁基团的适配体从金电极表面脱落，二茂铁的电化学信号显著减小。采用方波伏安法（SWV）进行检测，本传感器对Cd²⁺的线性检测范围为1.0 nmol/L~10.0 μmol/L，检出限为65.1 pmol/L，线性方程为ΔI=0.2872+0.2327lgC（R²=0.9972），10 s内即可完成检测。实际江水样品中Cd²⁺的检测结果与石墨炉原子吸收光谱法的检测结果一致，加标回收率为97.1%~99.5%。本方法灵敏度高、检测速度快、特异性强，在镉环境污染监测方面具有良好的应用前景。

关键词: 镉离子, 电化学, 生物传感器, 适配体, 二茂铁