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
乳酸（lactate，L-lactate）；样品基质：人血浆（human blood plasma）
检测原理
该传感器以乳酸氧化酶（LOx）为识别元件，催化乳酸与氧气反应生成丙酮酸和过氧化氢（H2O2）。玻碳电极表面的氧化锌纳米粒子修饰多壁碳纳米管（nanoZnO-MWCNTs）提供高效导电网络，增强电子传递，并电催化鲁米诺（luminol）氧化生成鲁米诺自由基阴离子；同时催化 H2O2 分解产生羟基自由基、超氧阴离子等活性氧物种。鲁米诺自由基阴离子与 H2O2 或活性氧物种反应，生成激发态 3-氨基邻苯二甲酸根，退激发时发射约 425 nm 的电化学发光。乳酸浓度升高时，酶促生成 H2O2 增多，ECL 强度随之增强。nanoZnO-MWCNTs 对鲁米诺氧化和 H2O2 分解的双重催化作用构成信号放大机制。
检测灵敏度
LOD: 4 nmol L−1 (S/N = 3)；线性范围: 0.01–10 μmol L−1 和 10–200 μmol L−1；相关系数: better than 0.9996
效应效果
传感器对 10 μmol/L 乳酸重复测量（n=6）RSD 为 1.5%，制备重现性为 7.4%；4 ℃ PBS 保存一周后响应降至初始值约 80%。尿酸、抗坏血酸、L-半胱氨酸约 10 μmol/L 及葡萄糖约 2 mmol/L 时无干扰；25 μmol/L 抗坏血酸、尿酸、L-半胱氨酸分别使信号降低 13%、18%、37%，5 mM 葡萄糖使信号增加 8%。人血浆标准加入法测定与医院参考值比较，未加标回收率 96.7%–102.8%，加标回收率 99.2%–103.0%，RSD 1.69%–3.68%。与表 1 其他鲁米诺 ECL 乳酸传感器相比，LOD 更低、线性范围更宽，作者认为适用于临床及食品/葡萄酒乳酸检测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻碳电极（GCE），提供导电基底并用于施加电位、采集 ECL 信号
- 纳米材料修饰层：氧化锌纳米粒子修饰多壁碳纳米管（nanoZnO-MWCNTs），增强电子传递并电催化鲁米诺氧化与 H2O2 分解
- 识别元件：乳酸氧化酶（LOx），催化乳酸氧化生成 H2O2
- 固定/封闭层：Nafion 全氟离子交换膜（0.5%），固定 LOx 并降低干扰物影响
- 发光剂/信号标记物：鲁米诺（luminol），在电极表面氧化后与 H2O2 反应发射 425 nm 光
中文摘要
本文报道了一种基于氧化锌纳米粒子修饰多壁碳纳米管的高灵敏电化学发光（ECL）乳酸生物传感器。作者将氧化锌纳米粒子（nanoZnO）负载于多壁碳纳米管（MWCNTs）表面，制备 nanoZnO-MWCNTs 纳米杂化材料，并将其固定于玻碳电极（GCE）表面，得到 GCE/nanoZnO-MWCNTs 修饰电极。该电极对鲁米诺（luminol）ECL 反应表现出优异的电催化活性，可显著增强鲁米诺及鲁米诺–过氧化氢体系的发光强度。随后在电极表面固定乳酸氧化酶（LOx）并用 Nafion 包覆，构建 GCE/nanoZnO-MWCNTs/LOx/Nafion 乳酸 ECL 生物传感器。在优化条件下，传感器对乳酸具有两段线性动态范围：0.01–10 μmol/L 和 10–200 μmol/L，相关系数优于 0.9996；检出限（S/N=3）为 4 nmol/L。对 10 μmol/L 乳酸重复测量（n=6）的相对标准偏差为 1.5%，五个不同日期制备传感器的制备重现性为 7.4%。该传感器用于人血浆中乳酸测定，结果令人满意。
英文摘要
ZnO nanoparticles (nanoZnO) were decorated on multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) and then the prepared nano-hybrids, nanoZnO-MWCNTs, were immobilized on the surface of a glassy carbon electrode (GCE) to fabricate nanoZnO-MWCNTs modified GCE. The prepared electrode, GCE/nanoZnO-MWCNTs, showed excellent electrocatalytic activity towards luminol electrochemiluminescence (ECL) reaction. The electrode was then further modified with lactate oxidase and Nafion to fabricate a highly sensitive ECL lactate biosensor. Two linear dynamic ranges of 0.01-10 μmol L(-1) and 10-200 μmol L(-1) were obtained for lactate with the correlation coefficient better than 0.9996. The detection limit (S/N=3) was 4 nmol L(-1) lactate. The relative standard deviation for repetitive measurements (n=6) of 10 μmol L(-1) lactate was 1.5%. The fabrication reproducibility for five biosensors prepared and used in different days was 7.4%. The proposed ECL lactate biosensor was used for determination of lactate in human blood plasma samples with satisfactory results.