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，Cr）；样品基质：人血清（human serum）及磷酸盐缓冲液（PB）
检测原理
肌酐进入c-MWCNT/PANI复合膜后，依次被CA、CI和SO催化：CA将肌酐水解为肌酸，CI将肌酸水解为肌氨酸和尿素，SO氧化肌氨酸生成甲醛、甘氨酸和H2O2。生成的H2O2在0.2 V工作电位下于Pt/c-MWCNT/PANI界面发生两电子氧化，释放电子形成安培电流。c-MWCNT/PANI复合膜提供高导电通道和较大比表面积，促进电子转移并降低H2O2氧化过电位，从而减少尿酸、抗坏血酸等电活性物质干扰。电流响应与肌酐浓度成正比，实现快速、低电位检测。
检测灵敏度
LOD: 0.1 μM（S/N=3）；线性范围: 10–750 μM；灵敏度: 40 μA/mM/cm2；相关系数: r = 0.989（与标准比色法）
效应效果
该传感器在5 s内达到95%稳态电流，工作电位仅0.2 V。生理浓度下尿酸（0.47 mM）、抗坏血酸（0.11 mM）、甘氨酸（0.30 mM）、对乙酰氨基酚（2.00 mM）和肌酸（0.09 mM）基本无干扰，相对活性为99%–105%。人血清加标回收率为98.47%和97.91%，批内CV<3.6%、批间CV<4.1%。4 °C储存180 d并常规使用150次后仍保持85%初始响应。与化学比色法测定人血清肌酐（0.5–1.7 mg/dl）相关系数r=0.989，表观Km为0.26 mM，低于文献值5.2和5.15 mM，适合临床常规检测。
传感器的构成
- 基底电极：铂（Pt）电极，作为工作电极基底，提供导电表面与电子转移动态。
- 纳米复合修饰层：羧基化多壁碳纳米管/聚苯胺（c-MWCNT/PANI）复合膜，电沉积于Pt表面，增大有效面积、促进电子转移并提供-COOH共价固定位点。
- 识别元件：肌酐酰胺水解酶（CA）、肌酸酰胺水解酶（CI）和肌氨酸氧化酶（SO），经EDC–NHS化学与-COOH共价固定，催化肌酐级联反应。
- 信号标记物：无外源标记物，酶促反应产生的H2O2在0.2 V下氧化产生安培电流。
- 电极系统：Ag/AgCl参比电极和Pt辅助电极，与电位计组成三电极体系用于电流读出。
中文摘要
本研究报道了一种基于羧基化多壁碳纳米管/聚苯胺复合膜的安培型肌酐生物传感器。将商业肌酐酰胺水解酶（CA）、肌酸酰胺水解酶（CI）和肌氨酸氧化酶（SO）通过EDC–NHS化学共价共固定于电沉积在铂（Pt）电极表面的羧基化多壁碳纳米管（c-MWCNT）/聚苯胺（PANI）纳米复合膜上，并以Ag/AgCl为参比电极、Pt线为辅助电极组成三电极体系。采用SEM、FTIR和EIS表征电极结构。该传感器在pH 7.5、35 °C下5 s内即可检测低至0.1 μM的肌酐（信噪比为3），优化后对肌酐的线性范围为10–750 μM，灵敏度为40 μA/mM/cm2。该传感器成功用于人血清中肌酐的测定，4 °C储存180 d后初始响应仅损失15%。
英文摘要
A mixture of commercial creatinine amidohydrolase (CA), creatine amidinohydrolase (CI), and sarcosine oxidase (SO) was coimmobilized covalently via N-ethyl-N'-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC) and N-hydroxy succinimide (NHS) chemistry onto carboxylated multiwalled carbon nanotube (c-MWCNT)/polyaniline (PANI) nanocomposite film electrodeposited over the surface of a platinum (Pt) electrode. A creatinine biosensor was fabricated using enzyme/c-MWCNT/PANI/Pt as working electrode, Ag/AgCl as reference electrode, and Pt wire as auxiliary electrode connected through potentiostat. The enzyme electrode was characterized by scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The biosensor detected creatinine levels as low as 0.1 μM, estimated at a signal-to-noise ratio of 3, within 5s at pH 7.5 and 35°C. The optimized biosensor showed a linear response range of 10 to 750 μM creatinine with sensitivity of 40 μA/mM/cm(2). The fabricated biosensor was successfully employed for determination of creatinine in human serum. The biosensor showed only 15% loss in its initial response after 180 days when stored at 4°C.