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
D-氨基酸（d-amino acids, DAAs；主要响应 D-脯氨酸 d-proline）；样品基质：人尿（human urine）
检测原理
该传感器基于酶促电子传递的电化学检测原理。热稳定 D-脯氨酸脱氢酶（d-Pro DH）以 FAD 为辅基，催化 D-脯氨酸氧化为吡咯啉-2-羧酸，同时 FAD 被还原为 FADH2。FADH2 将电子传递给溶液中的电子媒介物 2,6-二氯靛酚（DCIP，Med(Ox)），生成还原型媒介物 Med(Red)。Med(Red) 扩散至玻璃碳电极表面并被氧化，释放电子形成电催化氧化电流。电流随 D-脯氨酸及可反应 D-氨基酸浓度增加而增大，在 0.5–5.0 mmol/L 范围内呈线性。琼脂凝胶膜通过三维网络包埋酶，维持其热稳定性与长期活性；该体系未采用 HCR、RCA 等额外放大策略，主要依赖酶催化与媒介物电子穿梭实现信号转换。
检测灵敏度
线性范围: 0.5–5.0 mmol L−1；R^2 = 0.997；Michaelis–Menten constant: 7.9 mM
效应效果
传感器对 D-脯氨酸选择性为 100%，对 D-异亮氨酸、D-组氨酸、D-亮氨酸、D-缬氨酸、D-丙氨酸、D-天冬氨酸分别为 46%、29%、19%、18%、9%、7%，对 D-丝氨酸、D-谷氨酸和 L-脯氨酸无响应，表明主要识别 D-氨基酸。人尿中尿酸干扰可通过 1300 mV（vs. Ag/AgCl）电解 1 h 去除。10 mmol/L D-脯氨酸电流响应为 0.15 μA，RSD 7.6%（n=3）；室温干燥保存 80 天电流保持率超过 90%，优于传统 m-DAAOx 电极 1–2 周或 30 天的稳定性。人尿 D-氨基酸测定值为 1.39 ± 0.12 mmol/L，RSD 8.9%（n=3）。作者认为该电极可用作生物和食品样品中 D-氨基酸的便携式筛查工具。
传感器的构成
- 基底电极：玻璃碳电极（GC electrode），经抛光处理，作为电子传导基底。
- 固定基质层：琼脂凝胶膜（agar gel membrane，1.5% w/v agar），旋涂成膜，包埋酶并提高稳定性。
- 识别元件：热稳定 D-脯氨酸脱氢酶（d-Pro DH，含 FAD），催化 D-脯氨酸氧化并传递电子。
- 电子媒介物：2,6-二氯靛酚（DCIP），接受酶还原产生的电子并在电极表面氧化产生电流。
- 测量电极系统：Ag/AgCl 参比电极与 Pt 对电极，配合恒电位仪完成三电极电化学测量。
中文摘要
本研究开发了一种用于生物样品中 D-氨基酸（DAAs）测定的新型电化学生物传感器。该传感器以玻璃碳（GC）电极为基底，将热稳定 D-脯氨酸脱氢酶（d-Pro DH）包埋于琼脂凝胶膜中，通过旋涂法简单制备。在 pH 8.0 磷酸盐缓冲液中，加入 5 和 20 mmol/L D-脯氨酸后，在 −100 mV（vs. Ag/AgCl）处观察到 2,6-二氯靛酚（DCIP）的电催化氧化电流。在含 10 mmol/L D-脯氨酸和 0.5 mmol/L DCIP 的 pH 8.0 缓冲液中，50 °C 下电流响应为 0.15 μA，相对标准偏差为 7.6%（n=3）。D-脯氨酸的电流响应随样品温度升高而增大，直至 70 °C。该 d-Pro DH/琼脂固定电极的电催化响应可维持 80 天。最后，将该电极应用于人尿样品中 D-氨基酸的测定，测得 D-氨基酸浓度为 1.39 ± 0.12 mmol/L，RSD 为 8.9%（n=3）。
英文摘要
A novel biosensor for determination of d-amino acids (DAAs) in biological samples by using an electrode based on immobilization of a thermostable d-Proline dehydrogenase (d-Pro DH) within an agar gel membrane was developed. The electrode was simply prepared by spin-coating the agar solution with the d-Pro DH on a glassy carbon (GC) electrode. An electrocatalytic oxidation current of 2,6-dichloroindophenol (DCIP) was observed at -100mV vs. Ag/AgCl with the addition of 5 and 20mmolL(-1)d-proline. The current response and its relative standard deviation were 0.15muA and 7.6% (n=3), respectively, when it was measured in a pH 8.0 phosphate buffer solution containing 10mmolL(-1)d-proline and 0.5mmolL(-1) DCIP at 50 degrees C. The current response of d-proline increased with increase of the temperature of the sample solution up to 70 degrees C. The electrocatalytic response at the d-Pro DH/agar immobilized electrode subsequently maintained for 80 days. Finally, the d-Pro DH/agar immobilized electrode was applied to determination of DAAs in a human urine sample. The determined value of DAAs in the human urine and its R.S.D. were 1.39+/-0.12mmolL(-1) and 8.9% (n=3), respectively.