（分析化学专业论文）dna电化学生物传感器中的新方法学研究.pdf

2 0 1 0 d i s s e r t a t i o nf o rd o c t o r a ld e g r e e s c h o o lc o d e ：1 0 2 6 9 s t u d e n t sn u m b e r ：5 2 0 7 0 6 0 6 0 1 2 e a s tc h i n an o r m a lu n i v e r s i t y s t u d i e so nt h en e w m e t h o d o l o g yo fd n a e l e c t r o c h e m i c a l b i o s e n s o r s d e p a r t m e n t ： m a j o r ： r e s e a r c hf i e l d ： s u p e r v i s o r ： s t u d e n t sn a m e ： m a r c h ，2 0 1 0 ，s h a n g h a i 华东师范大学学位论文原创性声明 iiiiiihiiiiiriiii-ii，iii了ih 郑重声明：本人呈交的学位论文p 淞电化寻蝴1 i 斟抵讯法溺顷定 ， 是在华东师范大学攻读硕士博古请勾选) 学位期间，在导师的指导下进行的 研究工作及取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他 个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体， 均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名：熊日期：2 0 i o 年譬月可日 华东师范大学学位论文著作权使用声明 洲a 电嚼蝴 悫翟寺觚新；j 泣魏再旯 系本人在华东师范大 学攻读学位期间在导师指导下完成的硕士博士( 请勾选) 学位论文，本论文的 研究成果归华东师范大学所有。本人同意华东师范大学根据相关规定保留和使用 此学位论文，并向主管部门和相关机构如国家图书馆、中信所和“知网”送交学 位论文的印刷版和电了版；允许学位论文进入华东师范大学图书馆及数据库被查 阅、借阅；同意学校将学位论文加入全国博士、硕士学位论文共建单位数据库进 行检索，将学位论文的标题和摘要汇编出版，采用影印、缩印或者其它方式合理 复制学位论文。 本学位论文属于( 请勾选) () 1 经华东师范大学相关部门审查核定的“内部”或“涉密 学位论文 宰，于年 月日解密，解密后适用上述授权。 ( 2 不保密，适用上述授权。 导师签名卑 本人签名 婆诧 z 。扣年箩月2 ( ) 日 “涉密”学位论文应是已经华东师范大学学位评定委员会办公室或保密委员会审定 过的学位论文( 需附获批的华东师范大学研究生申请学位论文“涉密”审批表方 为有效) ，未经上述部门审定的学位论文均为公开学位论文。此声明栏不填写的，默认 为公开学位论文，均适用上述授权) 。 博士学位论文答辩委员会成员名单 姓名职称单位备注 孔键建教授，博导龟旦婶 主席 磁燃 教授，博导 僵里烀 委员 口e 日 教授，博导 同渍焊 委员 玺轴翻 教授，博导 哗车i 稚爝 委员 对连梗教授，博导辞柳淹犬覃委员 d n a 电化学生物传感器中的新方法学研究 摘要 随着疾病诊断、基因测试、法医鉴证、生化战争预防、环境监测等领域的发 展，对特定d n a 序列进行准确、简单、快速的检测越显重要。d n a 生物传感器 主要是利用碱基互补原理对目标d n a 进行检测，当已知序列d n a 探针与被检 的d n a 序列发生杂交反应，来辨明d n a 的存在与否。其中，电化学d n a 生物 传感器利用杂交原理及电化学标记物为杂交检测信号，具有操作简便快速、信号 灵敏，能与d n a 生物芯片兼容等优点，具有非常重要的研究价值。目前电化学 d n a 检测方法以其轻巧便宜、高灵敏度、方便携带、能耗少、易于实现微型化 等优点，受到了广泛的关注，成为当今生物学、医学领域的前沿性课题。 纳米技术的出现为各个科学领域提供新的发展前景。纳米微粒具有的特点 有：大比表面积、高活性、高特异物性、极微小性等，与传感器所要求的多功能、 微型化相互匹配。作为理想的传感器材料，需要有着高灵敏度、多样功能性、响 应高，速度快、检测范围宽、选择性高、稳定性好。纳米微粒能很好地满足上述 要求。以纳米材料为原料的化学传感器能够应用于生产、生活、环境监测等各个 领域：目前单分子水平的探针制备技术、纳米集成阵列电极、修饰电极等方面的 研究取得巨大的进展。 超分子化学是分子之间通过非共价键相互作用而形成的分子聚集体的化学 学科，随着与医药科学、生命生物科学、信息科学、纳米材料科学的交叉融合中， 超分子化学已发展为应用范围广泛的超分子科学。被认为是2 1 世纪新思路和高 科技的重要基础学科之一。环糊精作为典型的超分子识别个体中的重要主体化合 物以其独特的识别性质受到广泛的关注。对它的研究从主客体识别形成包合物的 机理已经转移到对其在分析化学、医药制备、环境检测和生物传感器等领域的应 用研究。 本论文的主要创新之处就是将纳米技术及超分子包合作用相互融合构建了 不需要固定探针的新型d n a 电化学生物传感器。同时基于生物分子之间的替代 作用等与电化学分析技术相结合构建了用于检测d n a 及凝血酶蛋白的电化学传 感器。这两种传感器具有高特异性，及构建简单，能够成功地应用于对特定序列 d n a 片断的选择性测定和对目标蛋白的准确识别，为基因及蛋白质分析测定提 供了一种简便、便捷、廉价的新理念。 第一章绪论 首先介绍了d n a 电化学生物传感器的研究进展。着重介绍了d n a 生物传 感器的原理( 包括d n a 探针及其分子识别原理和探针d n a 在固体基质表面的 固定化) 和d n a 生物传感器中不同的杂交电化学标示剂，叙述了d n a 电化学传 感器在基因检测等方面的应用。接着介绍了核酸适配体生物传感器和碳纳米管在 生物传感器中的一系列应用。最后阐述了本论文的目的和意义，指出论文的创新 之处及主要研究内容。 第二章基于蛋白与其核酸适配体的替代机理构建的凝血酶电化学生物传感器的 研究 我们基于目标蛋白与其核酸适配体替代机制构建的设计了一种电化学适体 传感器。该传感器预先将含有巯基的单链固定d n a ( i p ) 与目标凝血酶( t h r o m b i n ) 核酸适配体( a p t a m e r ) 通过杂交反应得到双链d n a ( d s d n a ) ，通过a u s 键自组装 于金电极表面，而另一标记有c d s 纳米颗粒的单链d n a ( d p c d s ) 被用作检测探 针。当预先制备好的双链d n a 修饰金电极浸入含有凝血酶与d p c d s 的共存的 溶液时，d s d n a 中的a p t a m e r 更倾向与目标t h r o m b i n 结合形成g 四分体，从而 引起d s d n a 离解，i p 从而能够与d p c d s 碱基互补。将电极捕获的c d s 纳米颗 粒溶解，使用汞膜电极对溶出的c d 2 + 离子进行电化学检测，获得灵敏的电化学信 号传递。c d 2 + 离子的峰电流相对t h r o m b i n 浓度在2 3 1 0 一2 3 1 0 j 2 m o l l 范围内 有良好的线性响应，检出限为4 3 x 1 0 。1 3 m o l l 。检测具有良好的特异性，b s a ， 溶菌酶等其他蛋白质共存不会影响t h r o m b i n 的检测。 第三章基于d n a 竞争替代机理的电化学开关生物传感器的研究 我们设计了一种基于d n a 之间杂交竞争替代机制的电化学d n a 传感器。 该传感器通过预先将3 修饰了巯基，5 修饰了二茂铁的发夹探针d n a 与识别 d n a 杂交形成双链d n a ，然后通过金硫键将其组装于金电极表面。此时二茂铁 位于双链d n a 的顶端，远离电极表面，呈现出“s w i t c h o f f 状态，仅仅产生一 个小的背景信号。目标d n a 加入后，由于与识别d n a 之间具有更多互补碱基， 在杂交的竞争作用下，识别d n a 离开探针d n a ，与目标结合，探针d n a 随之恢 复原有的发夹状态，二茂铁靠近电极表面，呈现出“s w i t c h o n 状态，同时获得 一个较大的电化学信号。通过目标加入前后电化学信号变化，可实现对目标的检 测。本文将适体技术、电化学分子信标技术相结合，实现了对目标d n a 和蛋白 质的灵敏、高效、方便的检测。此电化学竞争开关生物传感器有望在生物检测领 域有更广泛的应用。 第四章基于矿一环糊精主客体识别和c d s 纳米颗粒构建的电化学生物传感器 我们基于主客体分子识别技术设计了一种不需要固定探针d n a 的电化学检 测d n a 的新方法。这种传感技术采用了一种新颖的以茎环结构形式存在的双标 记d n a 探针( d l p ) ，该探针的一端标记了4 4 二甲氨基苯基偶氮苯甲酸( d a b c y l ) 作为客体分子，另一端连接了c d s 纳米颗粒作为电化学指示剂指示杂交反应的 发生。同时使用环糊精修饰的电极捕获d l p 上标记的d a b c y l 。杂交反应发生前， 探针保持茎环结构，迫使d a b c y l 分子靠近c d s 纳米颗粒。由于空间立体效应， 阻碍了d a b c y l 与电极表面f l - c d 的结合，导致d l p 不能被电极捕获。与目标d n a 杂交后，d l p 的茎环结构展开，使得d a b c y l 分子易于进入修饰电极表面的f l - c d 空腔中，进而d l p 信号可以被f l - c d 修饰电极捕获。并且，捕获效应与目标d n a 浓度成正比。 第五章基于主客体识别作用构建的非固定的d n a 电化学生物传感器的研究 在这篇文章中，我们基于主客体分子识别技术构建了电化学检测d n a 的新 方法。这种传感技术采用了一种新颖的以茎环结构形式存在的双标记d n a 探针 ( d l p ) ，该探针的一端标记了4 4 二甲氨基苯基偶氮苯甲酸( d a b c y l ) 作为客体 分子，另一端标记了金胶作为电化学指示剂指示杂交反应的发生。同时采用 仅c d m c n t s g c e 电极捕获杂交反应转换产生的电化学信号。杂交反应发生 前，双标记d n a 探针保持茎环结构，迫使d a b c y l 分子靠近金胶。由于金胶的空 间立体效应，阻碍了d a b c y l 与电极表面仅c d 的结合，导致d l p 不能被电极捕 获。与目标d n a 杂交后，d l p 的茎环结构展开，使得d a b c y l 分子易于进入修饰 电极表面的仅c d 空腔中，进而d l p 信号可以被6 【c d 修饰电极捕获。并且， 捕获效应与目标d n a 浓度成正比。因此，与目标的杂交过程可灵敏地转换并检 测d l p 标记的金胶a u c l 4 。的电化学还原电流信号。采用这种新方法，检测目标 d n a 的浓度可低至2 6 x 1 0 1 0 m 甚至对单碱基错配也有很好的区分能力。 第六章基于环糊精修饰的纳米颗粒构建的电化学生物传感器的研究 我们构建了一种基于环糊精修饰的纳米颗粒的电化学d n a 传感器，将d n a 杂交引起的探针d n a 构型变化通过主客体识别技术与纳米颗粒标记结合，并转 换为电化学信号。该传感器中，末端标记有4 4 二甲氨基苯基偶氮苯甲酸( d a b c y l ) 和巯基基团的发夹d n a 作为探针d n a 通过金硫键组装于金电极表面，而表面 修饰有伊环糊精的c d s 纳米颗粒( c d s c d s ) 贝j j 被用于电化学信号提供者和主客 体识别元件。无目标存在时，固定于电极上的探针d n a 保持茎环结构，此时由 于空间位阻效应，d a b c y l 被屏蔽难以触及溶液中的c d s c d s ，而当探针d n a 与 目标d n a 杂交之后，探针d n a 发生构型变化，使得最初被屏蔽的d a b c y l 则得 以与c d s c d s 表面的伊环糊精发生主客体识别，从而使得目标杂交事件被转换 为c d s c d s 给出的电化学信号。该主客体识别电化学传感器可用于检测p m o l 的 目标d n a ，对单碱基错配显示出良好的分辨能力。 关键词：环糊精，均相杂交，电化学生物传感器，主客体识别，替 代 s t u d i e so nt h en e wm e t h o d o l o g yo fd n ae l e c t r o c h e m i c a l b i o s e n s o r s a b s t r a c t w i t hi m p r o v e du n d e r s t a n d i n go fh u m a ng e n es t r u c t u r ea n df u n c t i o n ，a n dt h e d e v e l o p m e n to ft h eh u m a no e n o m ep r o j e c t ，d n as e p a r a t i o na n da n a l y s i sh a st a k e na m o r ea n dm o r ei m p o r t a n tr o l ei nt h ea r e a so fc l i n i c a ld i a g n o s i s ，m e d i c i n e ，e p i d e m i c p r e v e n t i o n ，e n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o na n db i o e n g i n e e r i n g w i d e s c a l eg e n e t i ct e s t i n g r e q u i r e st h ed e v e l o p m e n to fe a s y t o u s e ，f a s t ，i n e x p e n s i v e ，m i n i a t u r i z e dd e v i c e s m a n yn e wb i o l o g i c a lt e c h n o l o g i e se m e r g e da n df o u n dt h e i ra p p l i c a t i o n si nt h i sf i e l d a m o n gt h e m ，d n ab i o s e n s o r sa r er a p i d l yd e v e l o p e da n dh a v er e c e i v e dc o n s i d e r a b l e a t t e n t i o n s d n ae l e c t r o c h e m i c a lb i o s e n s o ri san o v e la n dd e v e l o p i n gt e c h n i q u et h a t c o m b i n i n gb i o c h e m i c a l ，e l e c t r o c h e m i c a l ，m e d i c a la n de l e c t r o n i ct e c h n i q u e sw i t ht h e a d v a n t a g e so fb e i n gs i m p l e ，r e l i a b l e ，c h e a p ，s e n s i t i v ea n ds e l e c t i v ef o rg e n e t i c d e t e c t i o n ，a n dh a sb e e nah o tt o p i ci nt h ef i e l do fb i o c h e m i s t r ya n dm e d i c i n e n a n o t e c h n o l o g yi so p e n i n gn e wh o r i z o n sf o rt h ea p p l i c a t i o no fn a n o p a r t i c l e si n a n a l y t i c a lc h e m i s t r y o w i n gt ou n i q u ep h y s i c a la n dc h e m i c a lp r o p e r t i e s ，n a n o p a r t i c l e s r e c e i v ec o n s i d e r a b l ei n t e r e s ta n dh a v eb e e nu s e di nt h ef i e l d so fc a t a l y s i s ，o p t i c a l a b s o r p t i o n ，m e d i c i n e ，m a g n e t i cm e d i u m ，n e wm a t e r i a l ss y n t h e s i s s u c hp r o p e r t i e s o f f e re x c e l l e n tp r o s p e c t sf o rc h e m i c a la n db i o l o g i c a ls e n s i n g t h ep o w e ra n ds c o p eo f s u c hn a n o p a r t i c l e sc a nb eg r e a t l ye n h a n c e db yc o u p l i n gt h e mw i t hb i o l o g i c a l r e c o g n i t i o n r e a c t i o n sa n de l e c t r i c a l p r o c e s s e s( i e n a n o b i o e l e c t r o n i c s ) n a n o p a r t i c l e - b i o p o l y m e fc o 面u g a t e so f f e rg r e a tp o t e n t i a lf o rd n ad i a g n o s t i c s t h em o l e c u l a r r e c o g n i t i o nt e c h n o l o g y , d e f i n e d a st h e s u p r a m o l e c u l a r n o n c o v a l e n ti n t e r a c t i o nb e t w e e nt h e h o s t a n d g u e s t m o l e c u l e s ，h a sp l a y e da n i m p o r t a n tr o l ei nt h ec h e m i c a ls e n s i n gf i e l d c o m b i n g 谢mt h em a t e r i a ls c i e n c e ， b i o l o g i c a ls c i e n c e ，i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g ya n dn a n o m e t e rt e c h n o l o g y , i th a sb e e nt h e s u p r a m o l e c u l a rs c i e n c ea n dh a sb e e ne m p l o y e da sav i t a lm e t h o dt od e s i g n ，a n d p r e p a r en e wm a t e r i a l sa n do b t a i nn o v e lp r o p e r t i e s t h e r e f o r e ，s u p r a m o l e c u l a r c h e m i s t r yi sb e l i e v e dt ob et h eb a s eo fn e wc o n c e p ta n dt e c h n o l o g yi nt h e2 1 s tc e n t u r y c y c l o d e x t r i n ( c d ) ，a st h em o s ti m p o r t a n th o s t ，h a v er e c e i v e dc o n s i d e r a b l ea t t e n t i o n b e c a u s eo fi t sp a r t i c u l a rc h a r a c t e r i z a t i o n ，a n dt h es t u d i e so nt h eh o s t - g u e s ti n t e r a c t i o n b a s e do nc dh a db e e nt r a n s f e r r e df r o mt h ep r o c e s s e sa n dm e c h a n i s mo fi n c l u s i o n c o m p l e xb e t w e e nap a i ro fh o s ta n dg u e s tt ot h ea p p l i c a t i o ni nt h ef i e l d ss u c ha s a n a l y s i s ，m e d i c i n e ，e n v i r o n m e n tp r o t e c t i o na n d s e n s o r s t h eg o a lo ft h ep r e s e n ts t u d yi st od e s i g nn o v e ld n a h y b r i d i z a t i o nd e t e c t i o n t e c h n i q u e s 、析t l lh i g hs e n s i t i v i t y a n ds e l e c t i v i t y t h i sd i s s e r t a t i o nf o c u s e so n f a b r i c a t i n gn o v e le l e c t r o c h e m i c a ld n ab i o s e n s o r sb a s e do nh o s t - g u e s tr e c o g n i t i o n t e c h n o l o g y , c o m b i n i n ge l e c t r o c h e m i c a la n a l y s i st e c h n i q u ea n dn a n o m a t e r i a l s ，t h u s d e v e l o p i n gas e n s i t i v e ，s e q u e n c e - s p e c i f i ca n dq u a n t i f i a b l eg e n ed e t e c t i o nm e t h o d ，a n d e s t a b l i s h i n gt h eb a s e s ，e s p e c i a l l yo n eb a s em u t a t i o n , t h e nf o ra p p l i c a t i o no f e l e c t r o c h e m i c a ld n ab i o s e n s o rt oc l i n i cd i a g n o s e a n db a s e do np r o t e i n i n d u c e d s t r a n dd i s p l a c e m e n t ，w ec o n s t r u c t e dan o v e l p r o t e i ne l e c t r o c h e m i c a lb i o s e n s o r c h a p t e r1 ：p r e f a c e f i r s t l y , w ei n t r o d u c e t h ed n ab i o s e n s o r , i n c l u d i n gi t s p r i n c i p l e ( p r o b e i d e n t i f i c a t i o np r i n c i p l ea n di m m o b i l i z a t i o nm e t h o do fs s d n ao ns o l i ds u p p o r t ) a n di t s e l e c t r o c h e m i c a ll a b e l a m o n gt h e s e ，w ee m p h a t i c a l l yr e v i e wt h ep r i n c i p l e ，p r o g r e s s ， t h ea p p l i c a t i o na n dd e v e l o p m e n tt r e n d so fe l e c t r o c h e m i c a ld n ab i o s e n s o r s s e c o n d ， w ei n t r o d u c et h ep r i n c i p l eo fa p t a m e rb i o s e n s o r , i n c l u d i n gs e l e xt e c h n i q u ea n d a p p l i c a t i o n t h ea p p l i c a t i o no fc a r b o nn a n o - t u b eo nb i o s e n s o r sw a si n t r o d u c e d a tl a s t ， w e p o i n t e do u tt h ep u r p o s ea n ds i g n i f i c a n c eo f t h ed i s s e r t a t i o n c h a p t e r2 ：a ne l e c t r o c h e m i c a la p t a s e n s o rf o rd e t e c t i o no ft h r o m b i nb a s e do n t a r g e tp r o t e i n - i n d u c e ds t r a n dd i s p l a c e m e n t as e n s i t i v ee l e c t r o c h e m i c a la p t a s e n s o rf o rd e t e c t i o no ft h r o m b i nb a s e do nt a r g e t p r o t e i n - i n d u c e ds t r a n dd i s p l a c e m e n t i s p r e s e n t e d f o rt h i sp r o p o s e da p t a s e n s o r ， d s d n aw h i c hw a sp r e p a r e db yt h eh y b r i d i z a t i o nr e a c t i o no ft h ei m m o b i l i z e dp r o b e s s d n a ( i p ) c o n t a i n i n gt h i o lg r o u pa n dt h r o m b i na p t a m e rb a s es e q u e n c ew a si n i t i a l l y i m m o b i l i z e do nt h ea ue l e c t r o d eb ys e l f - a s s e m b l ev i aa u - sb i n d ，a n dad n al a b e l e d c d sn a n o p a r t i c l e s ( d p c d s ) w a su s e da sad e t e c t i o np r o b e w h e nt h es op r e p a r e d d s d n am o d i f i e da ue l e c t r o d ew a si m m e r s e di n t oas o l u t i o nc o n t a i n i n gt a r g e tp r o t e i n a n dd p c d s ，t h ea p t a m e ri nt h ed s d n ap r e f e r r e dt of o r mg q u a r t e rs t r u c t u r ew i t l lt h e p r e s e n tt a r g e tp r o t e i na n dt h ed s d n as e q u e n c ew a sr e l e a s e do n es i n g l es t r a n da n d r e t u r n e dt oi ps t r a n dw h i c hc o n s e q u e n t l yh y b r i d i z e d 、析md p c d s a f t e rd i s s o l v i n g t h ec a p t u r e dc d sp a r t i c l e sf r o mt h ee l e c t r o d e ，am e r c u r y f i l me l e c t r o d ew a su s e df o r e l e c t r o c h e m i c a ld e t e c t i o no ft h e s ec d + i o n sw h i c ho f f e r e ds e n s i t i v ee l e c t r o c h e m i c a l s i g n a lt r a n s d u c t i o n t h ep e a kc u r r e n to fc d 2 + i o n sh a dag o o dl i n e a rr e l a t i o n s h i pw i t h t h et h r o m b i nc o n c e n t r a t i o ni nt h er a n g eo f2 3x10 - 9 - 2 3x10 。12m o l la n dt h ed e t e c t i o n l i m i tw a s4 3x10 。1 3m o l lo ft h r o m b i n t h ed e t e c t i o nw a sa l s os p e c i f i cf o rt h r o m b i n w i t h o u tb e i n ga f f e c t e d b yt h ec o e x i s t e n c eo fo t h e rp r o t e i n s ，s u c h a sb s aa n d l y s o z y m e c h a p t e r 3 ：ac o m p e t i t o r - s w i t c h i n ge l e c t r o c h e m i c a ls e n s o rf o rd e t e c t i o no fd n a a c o m p e t i t o r - s w i t c h i n ge l e c t r o c h e m i c a ls e n s o rb a s e do n ag e n e r i cd i s p l a c e m e n t s t r a t e g yw a sd e s i g n e df o rd n ad e t e c t i o n i nt h i ss t r a t e g y , a nu n m o d i f i e d s i n g l e s t r a n d e dd n a ( e d n a ) c o m p l e t e l yc o m p l e m e n t a r yt ot h et a r g e td n a s e r v e da s t h em o l e c u l a rr e c o g n i t i o ne l e m e n t ，w h i l eah a i r p i nd n a ( h d n a ) l a b e l e d 谢t ha f e r r o c e n e ( f c ) a n dat h i o lg r o u pa ti t st e r m i n a l ss e r v e da sb o t ht h ec o m p e t i t o re l e m e n t a n dt h ep r o b e t h i se l e c t r o c h e m i c a ls e n s o rw a sf a b r i c a t e db ys e l f - a s s e m b l i n ga d s d n ao n t oag o l de l e c t r o d es u r f a c e t h ed s d n aw a sp r e - f o r m e dt h r o u g ht h e h y b r i d i z a t i o no ff c l a b e l e dh d n aa n de d n aw i t ht h e i rp a r tc o m p l e m e n t a r y s e q u e n c e s i n i t i a l l y , t h el a b e l e df e r r o c e n ei nt h ed s d n aw a sf a rf r o ms u r f a c eo ft h e e l e c t r o d e ，t h ee l e c t r o c h e m i c a ls e n s o re x h i b i t e da “s w i t c h o f f m o d ed u et o u n f a v o r a b l ee l e c t r o nt r a n s f e ro ff cl a b e l h o w e v e r , i nt h ep r e s e n c eo ft a r g e td n a ， e d n aw a sd i s p l a c e df r o mh d n a b yt a r g e td n a ，t h eh a i r p i n - o p e nh d n ar e s t o r e di t s o r i g i n a lh a i r p i ns t r u c t u r ea n dt h ef e r r o c e n ea p p r o a c h e do n t ot h ee l e c t r o d es u r f a c e ， t h u st h ee l e c t r o c h e m i c a ls e n s o re x h i b i t e da “s w i t c h - o n m o d ea c c o m p a n y i n gw i t ha c h a n g ei n t h ec u r r e n tr e s p o n s e t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o w e dt h a ta sl o wa s 4 4 10 。1 0m o l lt a r g e td n ac o u l db ed i s t i n g u i s h i n g l yd e t e c t e d ，a n dt h i sm e t h o dh a d o b v i o u sa d v a n t a g e ss u c ha sf a c i l eo p e r a t i o n ，l o wc o s ta n dr e a g e n t l e s sp r o c e d u r e o c h a p t e r4 ：an e we l e c t r o c h e m i c a lm e t h o df o rd n as e q u e n c ed e t e c t i o nb a s e do n 旷c y c l o d e x t r i nh o s t - g u e s tr e c o g n i t i o nt e c h n o l o g y w er e p o r to n an e we l e c t r o c h e m i c a lm e t h o dt od e t e c tt h eh y b r i d i z a t i o n s p e c i f i c i t yb yu s i n gh o s t - g u e s tr e c o g n i t i o nt e c h n i q u e ah a i r p i n d n a 、析t h d a b c y l l a b e l e da ti t s3 a n dn h eg r o u pa t5 t e r m i n a lw a sc o m b i n e d 、析t i lc d s n a n o p a r t i c l et o c o n s t r u c tad o u b l e - l a b e l e dp r o b e ( d l p ) ，w h i c hc o u l ds e l e c t i v e l y h y b r i d i z e w i t hi t s t a r g e t d n ai n h o m o g e n o u s s o l u t i o n af l - c dm o d i f i e d p o l y ( n - a c e t y l a n i l i n e ) g l a s s yc a r b o ne l e c t r o d ew a su s e df o rc a p t u r i n gt h ed a b c y ll a b e l i nd l p w h e nw i t h o u tb i n d i n gw i t ht a r g e td n a ，t h ed l p k e p ti t ss t e m - l o o ps t r u c t u r e w h i c hs h i e l d e dt h ed a b c y lm o l e c u l ed u et ot h el o o po ft h eh a i r p i nd n aa n dc d s n a n o p a r t i c l eb l o c k i n gd a b c y le n t e ri n t ot h ec a v i t yo ft h e s ef l - c dm o l e c u l e so nt h e e l e c t r o d e h o w e v e r ，i np r e s e n to fc o m p l e m e n t a r ys e q u e n c e ，t h et a r g e t - b i n d i n gd l p w a si n c o r p o r a t e di n t od o u b l es t r a n d e dd n a ，c a u s i n gt h ed l p sl o o p - s t e ms t r u c t u r e o p e n e da n dt h e nt h ed a b c y lw a se a s i l yc a p t u r e db yt h ef l - c dm o d i f i e de l e c t r o d e d u r i n ge l e c t r o c h e m i c a lm e a s u r e m e n t ，t h es i g n a lf r o mt h ed i s s o l v e dc d 2 + w a su s e df o r t a r g e td n aq u a n t i t a t i v ea n a l y s i s c h a p t e r5 ：an o n i m m o b i l i z i n ge l e c t r o c h e m i c a ld n as e n s i n gs t r a t e g yw i t h h o m o g e n o u sh y b r i d i z a t i o nb a s e do nt h eh o s t - g u