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
胆碱（choline，以氯化胆碱 choline chloride 形式）；样品基质：PBS 缓冲液/水溶液
检测原理
胆碱在胆碱氧化酶（ChOx）催化下与氧气反应，生成甜菜碱醛和过氧化氢（H2O2）。固定于电极表面的壳聚糖修饰Fe3O4磁性纳米颗粒（CS-MNPs）具有类过氧化物酶活性，可催化H2O2还原为水，并在金电极表面发生电子转移，产生还原电流。该传感器采用方波伏安（SWV）在0.37 V附近记录还原电流，避免抗坏血酸和尿酸氧化峰干扰。随着胆碱浓度升高，ChOx产生的H2O2增多，Fe3O4催化还原电流随之增大，信号与胆碱浓度对数呈线性关系。Fe3O4纳米酶模拟物提供催化放大，提高检测灵敏度。
检测灵敏度
LOD: 0.1 nM (S/N = 3)；线性范围: 10^-9 to 10^-2 M（对数线性）；回归方程: Y = 2.56 + 0.22X (Y: reduction current, mA; X: logarithm value of choline concentration, M)；斜率: 0.22 mA/log M；R = 0.995 (n = 3)
效应效果
该传感器采用SWV还原电流而非氧化电流，可有效降低AA和UA在0.2 V和0.5 V氧化峰带来的干扰。选择性实验中，在0.05 mM氯化胆碱中分别加入0.05 mM AA和0.01 mM UA，还原电流仅增加5.8%和3.9%。对1 mM氯化胆碱连续10次测量的RSD为6.7%。传感器在0.02 M PBS（pH 7.0）、4 °C保存一个月后仍保留约85%初始响应。作者认为其灵敏度优于部分已有胆碱传感器，Fe3O4纳米酶模拟物比HRP更稳定、可磁分离且制备简便，适用于胆碱检测及纳米功能化生物传感器开发。
传感器的构成
- 基底电极：金电极（Au），作为工作电极与电化学换能器
- 自组装层：半胱胺盐酸盐（CH），在金表面形成含氨基自组装层，提供连接位点
- 第一交联层：戊二醛（GA），通过醛基与氨基反应连接CH与Fe3O4-MNPs
- 纳米催化层：壳聚糖修饰Fe3O4磁性纳米颗粒（CS-MNPs），作为过氧化物酶模拟物催化H2O2还原并增强信号
- 第二交联层：戊二醛（GA），连接Fe3O4-MNPs与ChOx
- 识别层：胆碱氧化酶（ChOx），特异性催化胆碱氧化生成H2O2
中文摘要
本文报道了一种基于Fe3O4磁性纳米颗粒和胆碱氧化酶修饰金电极的灵敏胆碱生物传感器。Fe3O4磁性纳米颗粒作为过氧化物酶模拟物用于胆碱生物传感器中，不仅能提高响应信号灵敏度，还具有稳定性好、可磁分离和制备简便等优点。作者通过半水热法制备壳聚糖修饰Fe3O4磁性纳米颗粒（CS-MNPs），利用半胱胺盐酸盐（CH）和戊二醛（GA）在金电极表面层层组装，将CS-MNPs和胆碱氧化酶（ChOx）固定于电极表面。胆碱在ChOx催化下氧化生成过氧化氢，Fe3O4催化过氧化氢还原并产生电化学信号。传感器以方波伏安法的还原电流作为检测信号，可有效降低抗坏血酸和尿酸对胆碱测定的干扰。方波伏安还原电流随氯化胆碱浓度对数值（10^-9至10^-2 M）增加而增大，估计检出限为0.1 nM（S/N=3）。该胆碱生物传感器在氯化胆碱测定中表现出良好的选择性和稳定性，为纳米材料功能化生物传感器的开发提供了方法基础。
英文摘要
A sensitive choline biosensor using Fe(3)O(4) magnetic nanoparticles and a choline oxidase modified gold electrode was developed. Fe(3)O(4) magnetic nanoparticles as peroxidase mimics used in the choline biosensor can not only improve the sensitivity of the response signal, but also possess the favorable properties of stability, magnetic separation and easy preparation, etc. When using the reduction currents of square wave voltammetry as the detection signals, the interferences of ascorbic acid and uric acid to the choline biosensor can be reduced effectively. The reduction currents of the square wave voltammetry were increased with the logarithm values of the choline chloride concentration (from 10(-9) to 10(-2) M), the detection limit was estimated to be 0.1 nM (S/N = 3). This choline biosensor also exhibited favorable selectivity and stability in the determination of choline chloride.