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
胆固醇（cholesterol）；样品基质：PBS 溶液、血清（serum）
检测原理
胆固醇扩散至固定于 NanoZnO–CHIT 膜中的胆固醇氧化酶（ChOx）活性位点，被催化氧化为胆固醇-4-烯-3-酮并生成过氧化氢（H2O2）。在 0.3 V 工作电位下，H2O2 在 ITO 电极表面发生电化学氧化，产生与 H2O2 浓度成正比的阳极电流，从而间接反映胆固醇浓度。NanoZnO 纳米粒子提供多孔导电/介导界面，壳聚糖膜增强酶负载与生物相容性，促进电子转移。比色模式下，H2O2 在辣根过氧化物酶（HRP）催化下氧化邻二氨基联苯（o-dianisidine），生成 500 nm 处有吸收的有色产物，吸光度随胆固醇浓度升高而增大。该体系依靠酶催化连续产生 H2O2 实现信号放大。
检测灵敏度
LOD: 5 mg dl−1；线性范围: 5–300 mg dl−1；灵敏度: 1.41 × 10−4 A mg dl−1
效应效果
该生物电极响应时间为 15 s，10–60 ℃ 内吸光度随温度升高并在 60 ℃ 稳定，活化能 17.4 kJ/mol，热稳定性较好。对葡萄糖（5 mM）、抗坏血酸（0.05 mM）、尿酸（0.1 mM）、乳酸（0.5 mM）和尿素（1 mM）等干扰物影响可忽略。血清游离胆固醇测定 RSD 为 1.59%–3.05%，并与自动分析仪结果比较。与文献中 ZnO、Ni/K3Fe(CN)6/CNT、ChOx/NanoPt/CNT 和 ChOx/CS/MWCNT 传感器相比，本体系具有 85 d 保质期、15 s 响应时间和 5–300 mg dl−1 线性范围，适用于血清胆固醇检测。
传感器的构成
- 基底电极：ITO 玻璃（indium-tin-oxide, ITO），导电透明工作电极基底。
- 纳米复合修饰层：氧化锌纳米粒子（NanoZnO）/壳聚糖（CHIT）杂化膜，旋涂制备，提供多孔形貌、生物相容环境和电子转移通道。
- 识别元件：胆固醇氧化酶（ChOx，cholesterol oxidase），物理吸附固定，催化胆固醇氧化生成 H2O2。
- 信号产物：过氧化氢（H2O2），酶反应产物，在 0.3 V 发生电化学氧化产生电流。
- 比色信号标记物：辣根过氧化物酶（HRP）与邻二氨基联苯（o-dianisidine），用于 500 nm 吸光度检测。
中文摘要
本研究将均匀分散在壳聚糖（CHIT）中的氧化锌纳米粒子（NanoZnO）用于制备杂化纳米复合薄膜，并将其旋涂于氧化铟锡（ITO）玻璃基底上。胆固醇氧化酶（ChOx）通过物理吸附法固定于 NanoZnO–CHIT 复合膜表面，构建 ChOx/NanoZnO–CHIT/ITO 生物电极。采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X 射线衍射（XRD）、循环伏安（CV）、扫描电子显微镜（SEM）和电化学阻抗谱（EIS）对 NanoZnO–CHIT/ITO 电极及生物电极进行表征。结果表明，NanoZnO 的引入改善了膜层形貌并促进电子转移，ChOx 固定后电荷转移电阻增大，证实酶成功负载。该生物电极对胆固醇的电化学响应在 5–300 mg/dL 范围内呈线性，检出限为 5 mg/dL，灵敏度为 1.41×10−4 A/(mg/dL)，米氏常数 Km 为 8.63 mg/dL。该传感器可用于血清样品中胆固醇的测定。
英文摘要
Zinc oxide nanoparticles (NanoZnO) uniformly dispersed in chitosan (CHIT) have been used to fabricate a hybrid nanocomposite film onto indium-tin-oxide (ITO) glass plate. Cholesterol oxidase (ChOx) has been immobilized onto this NanoZnO-CHIT composite film using physiosorption technique. Both NanoZnO-CHIT/ITO electrode and ChOx/NanoZnO-CHIT/ITO bioelectrode have been characterized using Fourier transform-infrared (FTIR), X-ray diffraction (XRD), cyclic voltammetry (CV), scanning electron microscopy (SEM) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) techniques, respectively. The ChOx/NanoZnO-CHIT/ITO bioelectrode exhibits linearity from 5 to 300 mg dl(-1) of cholesterol with detection limit as 5 mg dl(-1), sensitivity as 1.41x10(-4) A mg dl(-1) and the value of Michaelis-Menten constant (K(m)) as 8.63 mg dl(-1). This cholesterol biosensor can be used to estimate cholesterol in serum samples.