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
甘油三酯（triglyceride, TG）；样品基质：血清（serum），标准品为三油酸甘油酯（triolein）
检测原理
该传感器基于酶级联反应与安培换能。TG 首先被固定于蛋壳膜上的脂肪酶（LIP）水解为甘油和脂肪酸；甘油在甘油激酶（GK）催化下，以 ATP 和 Mg2+ 为辅助因子生成 α-甘油-3-磷酸；甘油-3-磷酸氧化酶（GPO）进一步催化甘油-3-磷酸与 O2 反应，生成二羟丙酮磷酸和 H2O2。H2O2 在 Pt 工作电极 +0.4 V 下发生电化学氧化，释放电子：H2O2 → 2H+ + O2 + 2e−。电子经蛋壳膜孔道传递至 Pt 电极，形成与 TG 浓度成正比的安培电流。蛋壳膜通过戊二醛共价固定酶，提高酶稳定性并减少流失，其多孔结构有利于底物、产物和电子传递，从而实现血清 TG 的快速检测。
检测灵敏度
LOD: 0.28 mM；线性范围: 0.56–2.25 mM；r = 0.985
效应效果
该传感器在 pH 7.0、35 °C 下 10 s 内达到最佳响应，线性范围为 0.56–2.25 mM，检出限 0.28 mM。血清加标 TG 回收率为 95.00% 和 96.50%；批内和批间变异系数分别小于 2.14% 和 3.48%。与标准酶法比色法测定 20 份血清 TG 的相关系数 r = 0.985。尿素、尿酸、葡萄糖、胆固醇、抗坏血酸和丙酮酸等生理浓度干扰物无明显干扰，相对活性约 96%–105%。电极在 4 °C 保存 70 天内可重复使用 200 次而无明显活性损失，作者认为其具有低成本、稳定、快速和适合临床血清 TG 检测的应用价值。
传感器的构成
- 工作电极：Pt 电极，作为换能器，在 +0.4 V 下氧化 H2O2 并传递电子
- 支撑/修饰层：蛋壳膜（egg shell membrane, ESM），经 NiCl2/液氨活化引入氨基，提供多孔、透气、生物相容的酶固定载体
- 交联层：戊二醛（glutaraldehyde），与膜表面氨基及酶表面氨基共价偶联，实现酶稳定固定
- 识别/催化元件：商业脂肪酶（lipase, LIP），水解 TG 为甘油和脂肪酸
- 催化元件：甘油激酶（glycerol kinase, GK），在 ATP 和 Mg2+ 存在下将甘油磷酸化为 α-甘油-3-磷酸
- 催化元件：甘油-3-磷酸氧化酶（glycerol-3-phosphate oxidase, GPO），氧化甘油-3-磷酸生成 H2O2
- 参比电极：Ag/AgCl 电极，提供稳定参比电位
- 辅助电极：Cu 丝电极，构成三电极电化学测量回路
- 检测仪器：Keithley 6517A/E 静电计，记录安培电流信号
中文摘要
本研究将商业脂肪酶（lipase, LIP）、甘油激酶（glycerol kinase, GK）和甘油-3-磷酸氧化酶（glycerol-3-phosphate oxidase, GPO）通过共价偶联共同固定在蛋壳膜（egg shell membrane, ESM）上，构建了用于检测甘油三酯（triglyceride, TG）的酶电极生物传感器。该传感器在 +0.4 V 极化下测量由 H2O2 氧化产生的电子流，响应最大；在 pH 7.0、35 °C 条件下 10 s 内达到最佳响应。电流与 TG 浓度在 0.56–2.25 mM 范围内呈正比。基于该酶电极建立了 TG 的安培测定方法，最低检出限为 0.28 mM。加标 TG 的分析回收率为 95.00% 和 96.50%；批内和批间变异系数分别小于 2.14% 和 3.48%。本方法与标准酶法比色法测定血清 TG 的相关系数 r = 0.985。尿素、尿酸、葡萄糖、胆固醇、抗坏血酸和丙酮酸等血清物质在生理浓度下无明显干扰。电极在 4 °C 保存 70 天内可重复使用 200 次而无明显活性损失。
英文摘要
A mixture of commercial lipase, glycerol kinase and glycerol-3-phosphate oxidase was co-immobilized onto egg shell membrane through covalent coupling. A method is described for fabrication of a triglyceride (TG) biosensor using egg shell membrane bound enzymes. The biosensor measured current, i.e. flow of electrons generated from H(2)O(2), maximally when polarized at 0.4V. The biosensor showed optimum response within 10 sec at pH 7.0 and 35°C. The current was in proportion to concentration of TG in the range 0.56-2.25 mM. An amperometric method was developed for determination of TG employing this enzyme electrode. The minimum detection limit of the method was 0.28 mM. The analytic recovery of added TG was 95.00% and 96.50%. Within batch and between batch coefficients of variations (CV) were <2.14% and <3.48% respectively. A good correlation (r=0.985) was obtained between serum TG level by standard enzymic colorimetric method and the present method. Serum substances such as urea, uric acid, glucose, cholesterol, ascorbic acid and pyruvic acid had no interference. The enzyme electrode was used 200 times over a period of 70 days without any considerable loss of activity, when stored at 4°C.