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
肌酐（creatinine）；样品基质：人血清（human blood serum），实验缓冲液为 0.05 M PB, pH 7.5
检测原理
该传感器基于三酶级联催化与安培换能。肌酐在肌酐酰胺水解酶（CA）催化下水解为肌酸，肌酸再经肌酸胍基水解酶（CI）水解生成肌氨酸和尿素；肌氨酸在肌氨酸氧化酶（SO）催化下与 O2 反应生成 H2O2。生成的 H2O2 在 0.5 V 下于 ZnO-NPs/CHIT/c-MWCNT/PANI/Pt 修饰电极表面发生电化学氧化，释放电子并形成安培电流。电流大小与肌酐浓度成正比。ZnO-NPs、c-MWCNT 和 PANI 构成导电网络，CHIT 提供生物相容性固定基质，复合膜增大有效表面积并促进电子转移，从而提高灵敏度与响应速度。
检测灵敏度
LOD: 0.5 μM（S/N = 3）；线性范围: 10–650 μM；灵敏度: 0.030 μA μM−1 cm−2；与 Jaffé 法相关系数: r = 0.989
效应效果
该传感器在 10 s 内达到 95% 稳态电流，对尿酸、抗坏血酸、甘氨酸和对乙酰氨基酚等生理浓度干扰物无明显干扰；肌酸存在时会产生干扰，作者采用三酶电极测总肌酐、双酶电极测肌酸并相减获得真实肌酐。4 ℃储存 120 d 且常规使用 100 次后仍保持 85% 初始响应。批内和批间变异系数分别小于 4.6% 和 5.1%。人血清加标回收率为 98.87% 和 98.31%（加标 0.5 和 1 mg/dL）。与 Jaffé 法测定结果相关系数 r = 0.989，血清肌酐测定范围为 0.5–1.9 mg/dL，表明其可用于临床分析。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：铂（Pt）电极，作为工作电极提供电子传导与信号换能基础
- 导电复合修饰层：羧基化多壁碳纳米管/聚苯胺（c-MWCNT/PANI）复合膜，电聚合沉积，提供导电通路、增大表面积并促进电子转移
- 纳米复合修饰层：氧化锌纳米颗粒/壳聚糖（ZnO-NPs/CHIT）复合膜，电沉积，提供高比表面积、生物相容性和静电吸附位点
- 交联固定层：戊二醛（glutaraldehyde）活化表面，用于共价交联固定酶
- 识别元件：肌酐酰胺水解酶（CA）、肌酸胍基水解酶（CI）和肌氨酸氧化酶（SO）三酶体系，催化肌酐转化为肌氨酸并生成 H2O2
- 信号换能：H2O2 在 0.5 V 下于电极表面电化学氧化为 O2，产生与肌酐浓度相关的安培电流
- 检测读出：三电极体系（工作电极、Ag/AgCl 参比电极、Pt 辅助电极）与 Autolab 电化学工作站，记录电流信号
中文摘要
本研究采用电化学方法在铂（Pt）电极上制备了氧化锌纳米颗粒/壳聚糖/羧基化多壁碳纳米管/聚苯胺（ZnO-NPs/CHIT/c-MWCNT/PANI）复合膜，并将肌酐酰胺水解酶（CA）、肌酸胍基水解酶（CI）和肌氨酸氧化酶（SO）固定于该复合膜上，构建了安培型肌酐生物传感器。该酶电极经扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和电化学阻抗谱（EIS）表征。在 pH 7.5、30 ℃条件下，传感器可在 10 s 内以信噪比 3 检测低至 0.5 μM 的肌酐，对肌酐的线性工作范围为 10–650 μM，灵敏度为 0.030 μA μM−1 cm−2。4 ℃储存 120 d 后仅损失初始响应的 15%。该传感器成功用于人血清中肌酐的测定。
英文摘要
A new zinc oxide nanoparticles/chitosan/carboxylated multiwall carbonnanotube/polyaniline (ZnO-NPs/CHIT/c-MWCNT/PANI) composite film has been synthesized on platinum (Pt) electrode using electrochemical techniques. Three enzymes, creatinine amidohydrolase (CA), creatine amidinohydrolase (CI) and sarcosine oxidase (SO) were immobilized on ZnO-NPs/CHIT/c-MWCNT/PANI/Pt electrode to construct the creatinine biosensor. The enzyme electrode was characterized by scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The enzyme electrode detects creatinine level as low as 0.5 μM at a signal to noise ratio of 3 within 10s at pH 7.5 and 30°C. The fabricated creatinine biosensor showed linear working range of 10-650 μM creatinine with a sensitivity of 0.030 μA μM(-1)cm(-2). The biosensor shows only 15% loss of its initial response over a period of 120 days when stored at 4°C. The fabricated biosensor was successfully employed for determination of creatinine in human blood serum.