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
胆碱（choline，以氯化胆碱 choline chloride 形式检测）；样品基质：0.1 M PBS (pH 7.0) 缓冲液
检测原理
该传感器采用双酶级联与超分子固定策略。胆碱在胆碱氧化酶（ChOx）催化下与氧气反应生成甜菜碱醛和过氧化氢（H2O2）；生成的H2O2在辣根过氧化物酶（HRP）催化下被还原为水。铂纳米颗粒（Pt NPs）提供电催化活性并促进电子传递，降低H2O2还原过电位。巯基化β-环糊精（SH-β-CD）与1-金刚烷羧酸（1-ADA）通过主客体相互作用形成三维超分子结构，使酶保持较高活性。方波伏安法（SWV）在0.38 V处记录还原电流，电流随胆碱浓度增加而增大，并与胆碱浓度对数呈线性关系。
检测灵敏度
LOD: 0.1 nM (S/N = 3)；线性范围: 10−9–10−2 M；回归方程: Y = 4.26 + 0.35X（Y为还原电流，μA；X为胆碱浓度对数，M）；灵敏度斜率: 0.35 μA/decade；R = 0.998 (n = 3)
效应效果
该传感器对常见干扰物具有较好抗干扰性：在0.05 mM胆碱存在下，加入0.05 mM抗坏血酸（AA）和0.01 mM尿酸（UA）后，还原电流分别仅增加5.2%和4.3%。对1 μM胆碱连续测量10次的相对标准偏差（RSD）为4.6%。电极在0.02 M PBS（pH 7.0）、4 ℃储存一个月后仍保留约85%初始响应。与不含Pt NPs的电极相比，含Pt NPs电极对1 mM胆碱的SWV信号约增强2倍。未报道实际生物样品加标回收率。作者认为该传感器灵敏度高于多数已有胆碱传感器，适用于胆碱的灵敏、稳定检测。
传感器的构成
- 基底/工作电极：金电极（Au），直径2 mm，经抛光和电化学清洗，作为电化学换能器
- 纳米材料修饰层：铂纳米颗粒（Pt NPs，约2 nm）与巯基化β-环糊精（SH-β-CD）聚合物（PtpolyCD），通过硫醇–金键自组装，提供生物相容性和H2O2电催化活性
- 超分子连接层：1-金刚烷羧酸（1-ADA carboxylic acid），与β-CD形成主客体包合物，用于连接双酶
- 识别元件：胆碱氧化酶（ChOx）和辣根过氧化物酶（HRP），分别催化胆碱氧化和H2O2还原
- 交联剂：EDC/NHS，催化1-ADA羧基与酶表面氨基形成酰胺键，实现酶固定
中文摘要
本文报道了一种具有超分子结构的灵敏胆碱生物传感器。作者首先合成巯基化β-环糊精（SH-β-CD），并将其与约2 nm铂纳米颗粒（Pt NPs）组装成聚合物PtpolyCD，再通过硫醇–金键自组装到金电极表面。随后利用1-金刚烷羧酸（1-ADA）与β-CD的主客体相互作用，将胆碱氧化酶（ChOx）和辣根过氧化物酶（HRP）通过EDC/NHS催化交联固定在电极上。检测时，ChOx催化胆碱氧化生成过氧化氢，HRP催化过氧化氢还原，Pt NPs降低过电位并促进电子传递。方波伏安法在0.38 V处测得还原电流，与胆碱浓度对数在10−9–10−2 M范围内线性相关，检出限达0.1 nM，并表现出良好选择性、重现性和稳定性。
英文摘要
A sensitive biosensor with supramolecular architecture was designed and implemented here to detect choline. Choline oxidase and horseradish peroxidase were assembled onto the polymer of thiolated beta-cyclodextrin and platinum nanoparticles modified gold electrode through 1-adamantane carboxylic acid coupling. Square wave voltammetry showed that the reduction currents at 0.38 mV had a linear relationship with the logarithms of choline concentrations in the range of 10(-9)-10(-2) M, and the detection limit was down to 0.1 nM. Such biosensor also exhibited excellent selectivity, reproducibility and stability.