组成图示
点击图片查看大图 · 依据论文自动绘制
传感器类型
电化学发光(ECL)生物传感器
检测对象
胆碱（choline）；样品基质：牛奶水解液（milk hydrolysate）/牛奶样品
检测原理
在 pH 8.0 的 0.1 M PBS 中，固定于电极表面的 ChOX 催化胆碱与 O2、H2O 反应生成甜菜碱和 H2O2。生成的 H2O2 作为共反应物，在 CV 扫描（-0.1 至 0.8 V，60 mV/s）下促进鲁米诺在电极界面发生氧化，形成激发态 3-氨基邻苯二甲酸盐，退激发时发射 425 nm ECL 光。胆碱浓度越高，H2O2 生成量越大，鲁米诺 ECL 光强越强，因此光强与胆碱浓度在一定范围内成正比。TNTs 提供亲水、类水微环境，保持 ChOX 活性并增强鲁米诺 ECL，从而提高灵敏度。
检测灵敏度
胆碱: LOD: 1 × 10^-8 mol/L；线性范围: 1.0 × 10^-7–5 × 10^-4 mol/L；回归方程: Lg IECL/(a.u.) = 5.232 + 0.394 Lg Ccholine/(mol/L)；R^2 = 0.9930。H2O2: LOD: 8.5 × 10^-10 mol/L；线性范围: 1.0 × 10^-9–5 × 10^-5 mol/L。
效应效果
该传感器在 1×10^-4 mol/L 胆碱、2×10^-5 mol/L 鲁米诺体系中重现性 RSD 为 1.33%，优于无 TNTs 的 2.18%；连续循环 15 次响应无明显变化。4 ℃ 间歇储存 15 天后响应保持约 85%，而无 TNTs 传感器仅保持 63%。同一制备批次 5 个电极对 1.0×10^-4 mol/L 胆碱测定重现性约 15%。牛奶水解液加标回收率为 96.2%–107%，测得总胆碱 0.98±0.05 mM（n=5），与 Richard 盐比色法在 95% 置信水平无显著差异。作者认为该平台可用于现场快速、低成本监测胆碱。
传感器的构成
- 基底电极：玻碳电极（GCE），作为导电基底与换能器。
- 聚合物修饰层：壳聚糖（CHIT）薄膜，提供正电氨基，用于静电吸附 TNTs 并交联固定酶。
- 纳米材料修饰层：钛酸盐纳米管（TNTs）自组装层，提供亲水生物相容微环境并增强鲁米诺 ECL。
- 交联固定剂：戊二醛（glutaraldehyde），与 CHIT 和 ChOX 形成共价交联。
- 识别元件：胆碱氧化酶（ChOX），催化胆碱氧化生成 H2O2。
- 信号标记物：鲁米诺（luminol），与 H2O2 反应产生 425 nm ECL 光信号。
中文摘要
本文报道了一种基于酶/钛酸盐纳米管/壳聚糖复合膜的新型生物相容性电化学发光（ECL）生物传感器，用于生物样品中分析物的测定。在传感器制备中，生物相容性钛酸盐纳米管（TNTs）和模型酶胆碱氧化酶（ChOX）分别通过静电吸附和共价相互作用固定在壳聚糖（CHIT）修饰的玻碳电极（GCE）上。该 ECL 传感器中，胆碱被 ChOX 酶促氧化生成过氧化氢（H2O2），再由灵敏的鲁米诺 ECL 体系检测。TNTs 不仅为固定酶提供了生物相容微环境，使传感器具有优异稳定性和长寿命，而且显著增强鲁米诺 ECL，从而提高灵敏度。将该传感器用于牛奶样品中总胆碱测定，获得了满意结果。该工作为开发多种灵敏、选择性且生物相容的酶/TNTs/CHIT 复合膜 ECL 生物传感器提供了通用平台。
英文摘要
A new biocompatible ECL biosensor based on enzyme/titanate nanotubes/chitosan composite film was developed for the determination of analytes in biological samples. In the fabrication of the new ECL biosensor, biocompatible titanate nanotubes (TNTs) and a model enzyme, i.e., choline oxidase (ChOX), were immobilized on a chitosan modified glassy carbon electrode (GCE) via electrostatic adsorption and covalent interaction, respectively. By this ECL biosensor, choline was enzymatically oxidized to hydrogen peroxide and detected by a sensitive luminol ECL system. The use of TNTs not only provided a biocompatible microenvironment for the immobilized enzyme, which resulted in an excellent stability and long lifetime of the ECL biosensor, but also exhibited great enhancement towards luminol ECL and thus led to a significant improvement in sensitivity of ECL biosensor. Satisfactory results were obtained when employing this biosensor in assaying the total choline in milk samples. The work would provide a common platform to develop various sensitive, selective and biocompatible ECL biosensors based on using enzyme/TNTs/CHIT composite films.