莫金教授的研究群发表的扫描式 DNA 感应器，是以金纳米粒子的呈色为基础。它的原理是以人工合成两种不同长度的单股 DNA 序列，各为 12 个与 15 个碱基，将它们分别固定在玻片与直径约为 13 纳米的金纳米粒子上，在金纳米粒子上所连接的 DNA 序列称为探针序列，另外在载玻片上的DNA序列称为捕捉序列。这两种 DNA 序列可分别与欲测样品中具有 27 个碱基长度的标的 DNA 的两端互补配对，形成类似三明治般的构造。
如同一般的基因芯片，扫描式 DNA 感应器是预先在载玻片上将许多不同的 DNA 序列 a、c、d、e 等予以固定。其中只有序列 a 才能与标的 DNA 序列（ab）的一端形成互补配对。三者混合后，序列 ab 分别和玻片上序列 a 与金纳米粒子上的 b 形成结合。再用缓冲溶液将未配对或多余的 DNA 序列清除。若样品中标的 DNA 序列的浓度够高，则会显出淡淡的粉红色，再以含有硝酸银的溶液处理，由于金纳米粒子可促进银的沉积，便可呈现黑色。
利用此种配对原理，可将金纳米粒子间接地固定在玻片上。当其序列间的碱基能完全互补配对时，其结合力最强，若无法完全配对时，结合力即减弱，因此可借着增加温度，而使得非标的 DNA 序列脱离。
在经过增温处理以确定仅存专一性结合后，存在的足量金纳米粒子会使样品呈现粉红色（样品莫耳浓度为 10-8、未以银离子显影液处理者），但是当样品中的标的 DNA 浓度降低时，粉红色即变淡，无法以肉眼觉察（样品莫耳浓度为 10-10、未以银离子显影液处理者）。
为了解决这个问题，研究人员发现可加入含有银离子的显影液。因为金纳米粒子可促进银离子与显影液中所含还原剂（氢）之间的反应而生成还原态的银，银的沉积会显出黑色，不但容易辨识，而且可用一般传统的光学扫描仪器侦测。利用所得深浅不同的结果以灰阶加以相互比较，就可区别样品间浓度的高低，甚至能轻易地以肉眼观察，因此大大提升了敏感度。即使当 DNA 序列间的差异只有一个碱基时，都能区分出来。
由此扫描式 DNA 感应器所检测的结果显示，在较低温时（摄氏 40 度），除了正确配对的碱基 A 之外，其它三种错误的 G、T、C 碱基对亦可结合。但是当温度提升至摄氏 50 度时，仅有正确的腺嘌呤（A）仍然维持配对状态，其它三种（亦即 G、T、C）的呈色会消失，因此决定选择性的温度是摄氏 50 度。若是温度继续升高至摄氏 60 度，即使是含有正确的腺嘌呤（A）的 DNA 序列也会脱离，而导致呈色完全消失。
以荧光为呈色的方法虽也有类似的结果，但是增温范围太小（摄氏 15 度至 35 度），决定专一性结合的温度也较扫描式 DNA 感应器来得低。因此，温度的变化只要高于正确结合的温度摄氏 35 度，就会导致专一性结合的 DNA 序列脱离而使得呈色减弱。此外，由于实验过程中需要反复地以溶液冲洗，当正确序列结合的温度太接近室温时，会使得部分专一性与非专一性结合的 DNA 序列较容易一起被洗掉，因此其呈色普遍性地较为微弱。
由于扫描式 DNA 感应器的专一性结合温度较高，就可以避免这种困扰。其敏感度较一般以萤光剂为呈色的方法高 100 倍，而且对于单一碱基错误配对的选择性也高出 3 倍。同时，因为扫描式 DNA 感应器的敏感度较高，对于样品的量要求也就较低，因此优于一般以萤光呈色的 DNA 感应器。
以扫描式 DNA 感应器来侦测样品中的 DNA 序列时，样品中的标的 DNA 序列的浓度高低虽然可藉由灰阶来推测，但是其结果仅能以黑白二色呈现，因此每次能检测的种类数目受到较大的限制。以萤光分子为标帜的侦测法中能有颜色上的变化，较受一般检验人员的欢迎，而且若能以彩色呈现，就可以容许在检验样品中一次含有多种待测的 DNA 序列，因此，如何将黑白变为彩色就变成研究人员的下一个目标。
来源: 生物科学资料库
