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
尿酸（uric acid, UA）；样品基质：人血清（serum）
检测原理
尿酸酶催化尿酸与氧气反应生成别嘌啉、二氧化碳和过氧化氢。生成的 H2O2 在 PBNPs 表面发生氧化，PBNPs 作为氧化还原介体将电子经 c-MWCNT 和 PANI 导电网络传递至金电极。c-MWCNT 提供三维导电通道并增大有效面积，PANI 改善电子传递并稳定酶微环境，壳聚糖-戊二醛交联网络固定尿酸酶。在 0.4 V 恒电位下，H2O2 氧化产生的电流与尿酸浓度成正比，从而实现安培检测。
检测灵敏度
LOD: 5 μM (S/N = 3)；线性范围: 0.005–0.8 mM；R^2 = 0.998；r = 0.99
效应效果
传感器在 pH 7.5、40 °C、0.4 V 下 4 s 内响应。对葡萄糖、尿素、胆固醇、EDTA、乳酸、抗坏血酸和丙酮酸等干扰物响应降低有限，对胆红素及常见无机盐无干扰。血清加标 10 和 20 mg/L 尿酸回收率分别为 95%±0.4 和 97%±0.4；批内、批间变异系数为 4.6% 和 5.4%。与标准酶法比色法比较，11 份血清样品相关系数 r=0.99，回归方程 y=0.984x−0.119。4 °C 保存 7 个月、使用 400 次后仅损失 37% 初始活性，可重复使用超过 400 次。
传感器的构成
- 基底电极：金电极（Au），提供导电基底并收集电子
- 导电聚合物层：聚苯胺（PANI），电化学聚合沉积于 Au 表面，形成导电网络并提供 -NH2 端基
- 碳纳米管层：羧基化多壁碳纳米管（c-MWCNT），吸附/酰胺键连接于 PANI，构建三维导电网络并增大比表面积
- 氧化还原介导层：PVP 保护的普鲁士蓝纳米粒子（PBNPs），电沉积于 c-MWCNT/PANI 表面，选择性催化 H2O2 氧化并传递电子
- 酶固定化层：壳聚糖（chitosan）-戊二醛（glutaraldehyde）交联尿酸酶（uricase），固定识别元件并催化尿酸氧化
中文摘要
本文报道了一种基于普鲁士蓝纳米粒子（PBNPs）、羧基化多壁碳纳米管（c-MWCNT）和聚苯胺（PANI）修饰金电极的安培型尿酸生物传感器。将壳聚糖-戊二醛交联尿酸酶固定于电沉积在 c-MWCNT/PANI/Au 电极表面的 PBNPs 上，并通过扫描电镜、傅里叶变换红外光谱和循环伏安法表征。以修饰金电极为工作电极、Ag/AgCl 为参比电极、铂丝为辅助电极，在 0.4 V（vs. Ag/AgCl）下测得尿酸的安培响应。传感器在 pH 7.5、40 °C 下 4 s 内达到最佳响应，尿酸线性范围为 0.005–0.8 mM，检出限为 5 μM。血清加标回收率为 96%，批内和批间变异系数分别为 4.6% 和 5.4%，与标准酶法比色法相关系数 r=0.99。该传感器可用于真实血清样品中尿酸测定，4 °C 保存并在 7 个月内使用 400 次后仅损失 37% 初始活性。
英文摘要
A chitosan-glutaraldehyde crosslinked uricase was immobilized onto Prussian blue nanoparticles (PBNPs) absorbed onto carboxylated multiwalled carbon nanotube (c-MWCNT) and polyaniline (PANI) layer, electrochemically deposited on the surface of Au electrode. The nanohybrid-uricase electrode was characterized by scanning electron microscopic (SEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and cyclic voltammetry. An amperometric uric acid biosensor was fabricated using uricase/c-MWCNT/PBNPs/Au electrode as working electrode, Ag/AgCl as standard and Pt wire as auxiliary electrode connected through a potentiostat. The biosensor showed optimum response within 4s at pH 7.5 and 40°C, when operated at 0.4V vs. Ag/AgCl. The linear working range for uric acid was 0.005-0.8 mM, with a detection limit of 5 μM. The sensor was evaluated with 96% recovery of added uric acid in sera and 4.6 and 5.4% within and between batch of coefficient of variation respectively and a good correlation (r=0.99) with standard enzymic colorimetric method. This sensor measured uric acid in real serum samples. The sensor lost only 37% of its initial activity after its 400 uses over a period of 7 months, when stored at 4°C.