组成图示
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传感器类型
其他（激光固定脲酶薄膜，未构建完整传感器）
检测对象
尿素（urea）；样品基质为 0.1 M 磷酸盐缓冲液（pH 7.6），面向血液/临床诊断应用。
检测原理
脲酶薄膜作为识别元件，催化尿素水解生成氨和二氧化碳。生成的氨在谷氨酸脱氢酶催化下与 α-酮戊二酸和 NADH 发生偶联反应，生成谷氨酸和 NAD+。由于 NADH 在 340 nm 处有紫外吸收而 NAD+ 无吸收，NADH 被消耗后溶液吸光度下降。吸光度下降速率或幅度反映脲酶催化尿素水解的活性，理论上随尿素浓度升高而增强。该过程利用酶催化和偶联酶反应实现信号放大，最终通过分光光度计在 340 nm 处读出。
检测灵敏度
原文未报告 LOD、线性范围、灵敏度斜率或相关系数。
效应效果
AFM 显示脲酶薄膜呈互连岛状形貌，平均岛高约 240 nm，均方根粗糙度约 100 nm，颗粒平均直径约 30 nm，局部高度约 5 nm，可提供更大活性面积。FTIR 谱与原始脲酶参考谱一致，表明化学键合状态基本保留。酶活性实验显示激光固定脲酶保留三维结构和催化活性；煮沸 40 min 的负对照与空白溶液吸光度变化相同。薄膜在 4°C 保存约 3 个月后仍保持 FTIR 特征和酶活性，之后出现分解。原文未报告选择性、抗干扰、RSD、实际样品回收率或与 ELISA/HPLC/qPCR 的对比。作者认为该方法可用于临床诊断中的尿素生物传感器。
传感器的构成
- 基底：硅片（Si）或溴化钾压片（KBr），用于承载脲酶薄膜并进行形貌、光谱与酶活性测试。
- 识别元件：脲酶（urease，来自 Canavalia ensiformis）薄膜，由 10 wt% 脲酶水溶液冷冻靶材经 MAPLE 沉积形成，催化尿素水解。
- 信号反应层：谷氨酸脱氢酶（glutamate dehydrogenase）与 NADH、α-酮戊二酸、ADP 等反应体系，将氨转化为 NAD+ 并引起 340 nm 吸光度下降。
- 被测物：尿素（urea），在 0.1 M 磷酸盐缓冲液（pH 7.6）中与脲酶反应。
- 读出体系：分光光度计（Ultrospec 3000），在 340 nm 监测吸光度下降。
中文摘要
本文报道了采用矩阵辅助脉冲激光蒸发（MAPLE）技术将脲酶固定化为薄膜，用于临床诊断中的尿素生物传感器应用。实验以蒸馏水溶解脲酶制成冷冻复合靶材，使用紫外 KrF* 准分子激光（波长 248 nm，脉宽约 30 ns，重复频率 10 Hz）对经 Peltier 元件冷却固化的靶材进行多脉冲辐照，入射激光能量密度为 0.4 J/cm²。通过原子力显微镜（AFM）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）表征激光固定脲酶薄膜的表面形貌与化学键合状态。采用 Worthington 方法测定固定化脲酶的酶活性和动力学，该方法通过谷氨酸脱氢酶偶联反应监测尿素水解产生的氨，表现为 340 nm 处吸光度下降，并与脲酶活性相关。
英文摘要
Urease thin films have been immobilized using matrix-assisted pulsed laser evaporation for biosensor applications in clinical diagnostics. The targets exposed to laser radiation were made of frozen composites that had been manufactured by dissolving urease in distilled water. An UV KrF* (lambda = 248 nm, tauFWHM congruent with 30 ns, nu = 10 Hz) excimer source was used for the multipulse laser irradiation of the targets that were cooled down to solidification using Peltier elements. The incident laser fluence was set at 0.4 J/cm2. The surface morphology and chemical bonding states of the laser immobilized urease thin films were investigated by atomic force microscopy and Fourier transform infrared spectroscopy. The enzymatic activity and kinetics of the immobilized urease were assayed by the Worthington method, which monitors urea hydrolysis by coupling ammonia production to a glutamate dehydrogenase reaction. Decreased absorbance was found at 340 nm and correlated with the enzymatic activity of urease.