组成图示
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传感器类型
电化学发光(ECL)生物传感器
检测对象
尿酸（uric acid, UA）；样品基质：24 h尿液（24 h-urine），标准/缓冲液为0.2 M磷酸缓冲液 pH 9.5 + 0.25 M NaCl
检测原理
尿酸酶催化尿酸与氧气反应生成尿囊素和过氧化氢（H2O2）。在pH 9.5磷酸缓冲液中，样品与传感器接触3 min后，H2O2在电极表面积累。施加0.6 V恒电位脉冲时，poly(luminol–TMB)共聚物中的鲁米诺/TMB单元被电氧化，H2O2可被电氧化生成激发态超氧自由基（O2−*），并与含鲁米诺聚合物反应产生ECL；同时电氧化鲁米诺也可氧化H2O2发光。由于尿酸本身会猝灭自由基，直接测量会抑制信号，但酶促H2O2的持续积累使ECL发射随尿酸浓度增加而增长。连续脉冲下取6次ECL强度对时间的斜率作为分析信号，实现正相关检测。
检测灵敏度
LOD: 4.4 × 10−7 M；线性范围: 1.5 × 10−6–1.0 × 10−4 M；斜率: 6300 ± 200 a.u.·min−1 M−1；R^2 = 0.994
效应效果
该传感器依靠尿酸酶实现选择性，尿液中尿素和抗坏血酸为主要干扰物；100倍稀释可消除基质效应。未稀释条件下，尿素耐受限为0.6 mM，抗坏血酸耐受限为0.2 mM。空白RSD为4.7%（n=10），1.0×10−5 M尿酸RSD为13.1%（n=10），5.0×10−5 M时为9.3%；未报告长期稳定性。24 h尿液测定与Roche Hitachi-912临床自动分析仪参考方法比较，p值均大于5%，方法间RSD为0.79%–4.90%。作者认为该装置一次性、低成本、分析时间短，可作为常规尿酸检测方法的替代。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：金丝网印刷电极（gold screen-printed electrode, SPE），含工作电极、对电极和银伪参比电极，提供电化学反应与ECL激发
- 电极预处理：0.2 M H2SO4中循环伏安扫描（−0.2–1.0 V，3次）活化金工作电极，清洁表面并去除氧化物
- 发光共聚物层：poly(luminol–TMB)电聚合膜，由luminol与TMB（1:1）在0.2 M H2SO4中循环伏安10圈形成，固定发光剂并改善附着与ECL
- 识别/酶固定层：壳聚糖（chitosan）包埋尿酸酶（uricase），滴涂4 μL chitosan–uricase混合物（1:3）干燥，催化尿酸氧化并静电固定酶
- 样品容纳结构：白色塑料胶带覆盖电极区形成1 mm厚、8 mm直径孔（约50 μL）样品池，用于一次性容纳50 μL样品
- 信号读出装置：H8529光电倍增管（PMT）与C8855 USB计数单元，配合0.6 V恒电位脉冲（1 s，间隔10 s）检测ECL强度并计算斜率
中文摘要
本文报道了一种用于检测尿酸的一次性电化学发光（ECL）生物传感器。该传感器采用双层固定化设计，在金丝网印刷电极（gold screen-printed cell, SPE）上，先将鲁米诺（luminol）与3,3′,5,5′-四甲基联苯胺（TMB）以1:1摩尔比电聚合形成poly(luminol–TMB)共聚物膜，再滴加壳聚糖（chitosan）包埋的尿酸酶（uricase）形成识别层。新共聚物具有良好的机械附着性和改善的电致发光性能，使尿酸浓度升高时ECL发射随之增强。酶的选择性与ECL的高灵敏度相结合，使该一次性分析装置对尿酸的线性范围为1.5×10−6–1.0×10−4 M，检出限为4.4×10−7 M，在1.0×10−5 M（n=10）的相对标准偏差为13.1%。与参考方法相比，24 h尿液中尿酸测定结果令人满意，表明该传感器可作为常规方法的低成本替代。
英文摘要
A new electrochemiluminescent (ECL) disposable biosensor for uric acid was manufactured by immobilization in a double-layer design of luminol as a copolymer with 3,3',5,5'-tetramethylbenzidine (TMB) and the enzyme uricase in chitosan on gold screen-printed cells. The good mechanical and improved electroluminescent characteristics of the new copolymer poly(luminol-TMB) make it possible to determine uric acid by measuring the growing ECL emission with the analyte concentration. The combination of enzymatic selectivity with ECL sensitivity results in a disposable analytical device with a linear range for uric acid from 1.5×10(-6) to 1.0×10(-4) M, a limit of detection of 4.4×10(-7) M and a precision of 13.1% (1.0×10(-5) M, n=10) as relative standard deviation. Satisfactory results were obtained for uric acid determination in 24h-urine samples compared to a reference procedure. This uric acid biosensor can be used as a low-cost alternative to conventional methods.