电化学生物传感器 2011

Construction of an amperometric ascorbate biosensor using epoxy resin membrane bound Lagenaria siceraria fruit ascorbate oxidase.

Artificial cells, blood substitutes, and immobilization biotechnology Pundir CS, Chauhan N, Jyoti
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组成图示

Construction of an amperometric ascor... 传感器构成示意图

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传感器类型

电化学生物传感器

检测对象

L-抗坏血酸(L-ascorbic acid,维生素C);样品基质:血清、果汁(柠檬、橙、葡萄柚、苹果)

检测原理

传感器以金电极为工作电极,环氧树脂膜共价固定来自葫芦果实的抗坏血酸氧化酶(AO/ASOD)。L-抗坏血酸扩散至酶膜,被AO催化氧化为脱氢抗坏血酸,同时消耗溶解氧(O2)。电极在0.6 V下发生O2还原反应(O2+4e-+4H+→2H2O),抗坏血酸浓度改变膜附近O2水平,使安培电流发生相应变化。三端静电计记录电流,响应时间约15 s,在1–100 μM范围内电流与抗坏血酸浓度成正比。无额外化学放大,主要依靠酶催化和氧还原换能。

检测灵敏度

LOD: 1.0 μM;线性范围: 1–100 μM;R^2 = 0.99

效应效果

该传感器选择性良好,葡萄糖、果糖、半胱氨酸、蔗糖、尿素、胆固醇和尿酸(0.1 mM)未造成显著干扰,相对响应为95.7%–114%。稳定性高,4℃保存90天可重复使用200次而无明显失活。精密度方面,批内和批间变异系数分别≤8.19%和≤10.4%。血清加标回收率为85.9±3.1%(1.0 mg/dl)和91.5±3.4%(2.0 mg/dl)。与标准DCPIP滴定/酶法比色法相比,血清抗坏血酸测定相关系数R2=0.99;果汁结果与DCPIP法和文献值一致。作者认为该传感器可用于血清和果汁中维生素C的快速检测,并有望微型化。

传感器的构成

  • 工作电极:金电极(Au electrode),作为电子换能器并承载固定化酶膜。
  • 固定化膜:环氧树脂“阿拉迪特”(Araldite)膜,由环氧树脂与多胺固化剂按85:15交联形成,共价固定酶并提高稳定性。
  • 识别元件:抗坏血酸氧化酶(AO/ASOD),来源于Lagenaria siceraria果实,催化L-抗坏血酸氧化并消耗O2。
  • 参比电极:Ag/AgCl电极,提供稳定参考电位。
  • 辅助电极:Cu电极,构成三电极安培检测回路。
  • 检测仪器:Keithley 6215A/E三端静电计,施加0.6 V并记录电流信号。
  • 反应介质:0.1 M磷酸盐/EDTA缓冲液(pH 5.6/5.8),提供溶解氧O2和适宜反应环境。

中文摘要

本研究从葫芦(Lagenaria siceraria)果实中纯化抗坏血酸氧化酶(AO),并将其共价固定于环氧树脂“阿拉迪特”(Araldite)膜中,固定化酶保留游离酶初始活性的79.4%。以金电极为工作电极,Ag/AgCl为参比电极,Cu为辅助电极,构建了三电极安培型抗坏血酸生物传感器。在pH 5.8、35℃条件下,传感器15 s内达到最佳响应,电流响应与1–100 μM抗坏血酸浓度呈正比。血清抗坏血酸测定结果与标准酶法比色法具有良好相关性(R2=0.99)。该酶电极在4℃保存90天内可重复使用200次而无明显失活,可用于血清和果汁中维生素C的快速检测,具有操作简便、响应快和应用潜力。

英文摘要

Ascorbate oxidase purified from Lagenaria siceraria fruit was immobilized onto epoxy resin "Araldite" membrane with 79.4% retention of initial activity of free enzyme. The biosensor showed optimum response within 15s at pH 5.8 and 35°C, which was directly proportional to ascorbate concentration ranging from 1-100μM. There was a good correlation (R(2) = 0.99) between serum ascorbic acid values by standard enzymic colorimetric method and the present method. The enzyme electrode was used for 200 times without considerable loss of activity during the span of 90 days when stored at 4°C.