组成图示
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传感器类型
电化学生物传感器
检测对象
苯巴比妥（Phenobarbital, PB）；样品基质：合成模型溶液、药物制剂（LUMINALETAS® 片剂溶解液）
检测原理
传感器以金工作电极上的聚吡咯（PPy）-细胞色素P450 2B4（CYP450 2B4）膜为识别与催化层。苯巴比妥（PB）从溶液扩散进入膜/溶液界面，被CYP450 2B4催化发生单加氧反应，生成单氧代谢物和水。电极表面替代天然生物电子传递系统，使酶催化循环中的电子转移发生，产生法拉第电流。在Eap=0.45 V、pH 9.0下采用计时电流法，PB浓度越高，单位时间内到达界面的底物越多，电流响应越大。电流随t^-1/2衰减，可用Cottrell方程关联浓度。该方法无额外信号放大，选择性主要来自CYP450 2B4对PB的底物偏好及PPy膜界面。
检测灵敏度
LOD: 0.289 μmol dm−3 (α = β = 0.05)；校准范围: 0.32–2.50 μmol dm−3
效应效果
传感器选择性良好，在优化条件下，primidone、ethosuximide 和 phenytoin 在 1.64×10−5 mol dm−3 浓度下无响应。参比电极稳定，10 h 漂移 <0.23 mV h−1，20 d 稳定，Nernst 斜率 56.8±1.5 mV。PB 测定重现性 RSD 13.68%，重复性 5.51%。用于 LUMINALETAS® 片剂，标准加入法得 3.93±0.80 mmol dm−3，HPLC 得 4.049 mmol dm−3，结果一致。芯片体积小、试剂用量少，可用于药物制剂中 PB 快速分析。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：硅片热氧化层（SiO2, 800 nm）作绝缘基底；Ti(20 nm)/Pt(150 nm) 作对电极；Ti(20 nm)/Ni(20 nm)/Au(20 nm) 作工作电极；PECVD SiOxNx 钝化层开窗
- 参比电极：丝网印刷 Ag/AgCl 油墨（Electrodag 6037）厚膜参比电极
- 修饰层：聚吡咯（PPy）导电聚合物，由吡咯（py）在 0.1 mol dm−3 LiClO4 中电聚合，掺杂 LiClO4，提供导电与固定酶
- 识别元件：细胞色素 P450 2B4（CYP450 2B4）酶，固定于 PPy 中，催化 PB 单加氧反应
- 被测物：苯巴比妥（PB）作为 CYP450 2B4 底物
- 信号读出：三电极芯片计时电流（chronoamperometry），Autolab 恒电位仪，Eap=0.45 V，pH 9.0，记录 50 s 电流
中文摘要
本研究开发基于金芯片的三电极CYP450生物传感器，用于抗癫痫药苯巴比妥（PB）的选择性测定。芯片通过光刻和丝网印刷技术制备，包含铂（Pt）对电极、金（Au）工作电极和丝网印刷Ag/AgCl参比电极。将细胞色素P450 2B4（CYP450 2B4）通过吡咯电聚合固定于金工作电极表面的聚吡咯（PPy）基质中。在优化条件（Eap=0.45 V，pH 9.0）下，采用计时电流法测定PB。由Cottrell方程获得PB扩散系数2.42×10−6 cm2 s−1；重现性和重复性RSD分别为13%和5.51%；检出限为0.289 μmol dm−3（α=β=0.05）。传感器用于LUMINALETAS®药物中PB测定，结果与HPLC一致，表明其可用于药物分析。
英文摘要
Three-electrode configuration chips containing a Pt, Au and a screen-printed Ag/AgCl as counter, working and reference electrode, respectively, have been developed. Selective determination of Phenobarbital (PB) has been carried out by Cytochrome P450 2B4 (CYP450) immobilization into a polypyrrole matrix onto the gold working electrode. Chronoamperometric experiments show a PB diffusion coefficient of 2.42x10(-6)cm(2)s(-1), a reproducibility and repeatability in terms of residual standard deviation (RSD) of 13% and 5.51%, respectively, and a limit of detection (LOD) of 0.289 micromol dm(-3) (alpha=beta=0.05) for the developed CYP450-biosensor chip. Its performance has been showed by the determination of PB in pharmaceutical drugs. HPLC has been used as reference technique.