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
电化学生物传感器
检测对象
草酸根（oxalate，以草酸形式加入）；样品基质：人尿（first morning urine）
检测原理
草酸根进入 c-MWCNT/PANI 复合膜后，被共价固定的高粱草酸氧化酶（OxOx）特异性识别并催化氧化，反应生成草酰乙酸和过氧化氢（H2O2）。在 0.4 V（vs Ag/AgCl）恒电位下，H2O2 在 Pt/c-MWCNT/PANI 电极表面发生电氧化，产生与草酸根浓度成正比的安培电流。c-MWCNT/PANI 复合膜提供高导电通路、较大比表面积和羧基固定位点，EDC/NHS 共价偶联减少酶泄漏并提高稳定性，因此电流响应随草酸根浓度升高而增大，在 8.4–272 μM 范围内呈线性。
检测灵敏度
LOD: 3.0 μM；线性范围: 8.4–272 μM；灵敏度: 约 0.0113 μA/μM；相关系数: 0.93
效应效果
传感器对草酸根具有高度选择性，在 0.6 mM 下对丙二酸、琥珀酸、乙醇酸、乙醛酸、马来酸、α-酮戊二酸、天冬氨酸、谷氨酸、草酰乙酸、抗坏血酸、苹果酸和柠檬酸均无响应。响应时间约 5 s，最适 pH 5.0、35 ℃。尿样加标回收率为 94.2%（5 mg/L）和 95.1%（10 mg/L），批内 CV 5.1%，批间 CV 5.34%。与 Sigma 酶比色法比较，相关系数 r=0.93。4 ℃ 保存并常规使用 120 次、100 天后仍保留 >50% 活性。健康人尿草酸根为 11.56–15.69 mg/L，结石患者为 17.44–26.01 mg/L，表明其可用于临床尿草酸根快速筛查。
传感器的构成
- 基底电极：铂丝（Pt wire），作为工作电极提供导电基底与电子传递通路
- 纳米复合修饰层：羧基化多壁碳纳米管/聚苯胺（c-MWCNT/PANI）复合膜，电沉积于 Pt 表面，增强导电性、比表面积和酶固定位点
- 共价偶联层：EDC/NHS 活化 c-MWCNT/PANI 表面游离羧基，与酶表面氨基形成酰胺键
- 识别元件：高粱叶草酸氧化酶（sorghum leaf oxalate oxidase, OxOx），共价固定，特异性催化草酸根氧化
中文摘要
本研究报道了一种高灵敏、高特异且响应快速的电化学草酸根生物传感器。该传感器以铂丝为工作电极，在其表面电沉积羧基化多壁碳纳米管/聚苯胺（c-MWCNT/PANI）纳米复合膜，并利用 EDC/NHS 化学将高粱叶草酸氧化酶（OxOx）共价固定于复合膜表面。SEM 和 FTIR 表征证实了复合膜形貌及酶的成功固定。优化条件下，传感器在 0.4 V（vs Ag/AgCl）电位下 5 s 内即可响应，草酸根线性范围为 8.4–272 μM，相关系数为 0.93，灵敏度约为 0.0113 μA/μM，检出限为 3.0 μM。该传感器成功应用于人尿草酸根检测，为肾结石及相关疾病的诊断提供了一种简便、快速、稳定的电化学分析方法。
英文摘要
A highly sensitive, specific and rapid electrochemical oxalate biosensor was constructed by covalently immobilizing sorghum leaf oxalate oxidase on carboxylated multiwalled carbon nanotubes and conducting polymer, polyaniline nanocomposite film electrodeposited over the surface of platinum (Pt) wire using N-ethyl-N'-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC) and N-hydroxy succinimide (NHS) chemistry. The modified electrode was characterized by scanning electron microscopy (SEM) and Fourier transform infrared (FTIR) spectrophotometry. The optimized oxalate biosensor showed linear response range of 8.4-272 μM with correlation coefficient of 0.93 and rapid response within 5s at a potential of 0.4V vs Ag/AgCl. The sensitivity was approximately 0.0113 μA/μM with a detection limit of 3.0 μM. Proposed oxalate biosensor was successfully applied to human urine sample.