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
胆固醇（cholesterol）、总胆固醇（total cholesterol）；样品基质：人血清（serum）
检测原理
胆固醇氧化酶（ChOx）包埋于壳聚糖膜中，催化胆固醇在氧气存在下氧化为4-胆甾烯-3-酮并生成过氧化氢（H2O2）。H2O2扩散至下层鲁米诺–TMB共聚物，在0.6 V脉冲下鲁米诺基团被电氧化，与H2O2发生电化学发光反应，发射约450 nm光。胆固醇浓度越高，单位时间生成H2O2越多，ECL初始速率越大。分析信号取连续脉冲ECL强度的初始斜率（a.u. min^-1），从而定量。总胆固醇测定前用胆固醇酯酶（CE）水解胆固醇酯为游离胆固醇。无HCR/RCA等放大，主要靠酶催化和ECL共聚物增强。
检测灵敏度
LOD: 7.3 × 10−6 M；线性范围: 2.4 × 10−5–1.0 × 10−3 M；斜率: (2.5 ± 0.1) × 10^7；R^2 = 0.990
效应效果
该传感器在5.0×10^-4 mol/L胆固醇下RSD为10.3%（n=5），空白RSD为7.0%（n=10）；6.0×10^-5 mol/L时RSD为9.6%。重复使用并洗涤后信号呈负指数衰减，适合一次性使用。干扰方面，尿素使信号增加26.8%，抗坏血酸和尿酸分别使信号降低99.3%和103.6%；ZnSO4或Ba(OH)2去除尿酸、空白校正及100倍稀释可消除干扰。血清基质效应使斜率平均降低18.4%，100倍稀释后与标准曲线无显著差异。与Hitachi-912参考法比较，4份血清总胆固醇结果分别为(6.6±0.8)×10^-3、(4.0±0.1)×10^-3、(5.1±0.3)×10^-3和(5.8±0.2)×10^-3 mol/L，与参考值一致。作者认为其低成本、快速，可用于血清胆固醇检测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：丝网印刷金电极（SPE, screen-printed gold electrode），含工作电极、对电极和银伪参比电极，提供导电与ECL激发。
- 发光/换能修饰层：鲁米诺–3,3′,5,5′-四甲基联苯胺共聚物（poly(luminol–TMB)），电聚合形成，提供ECL发光基团并增强H2O2响应。
- 固定/保护层：壳聚糖（chitosan），包埋酶并形成透明膜，维持酶活性。
- 识别/催化元件：胆固醇氧化酶（ChOx），包埋于壳聚糖中，催化胆固醇氧化生成H2O2。
- 信号产生物：过氧化氢（H2O2），由ChOx催化胆固醇氧化产生，与电氧化鲁米诺反应生成ECL。
- 反应介质：磷酸盐缓冲液（pH 9.0）和NaCl（0.25 M），维持酶反应与ECL环境；ZnSO4或Ba(OH)2用于去除尿酸干扰。
中文摘要
本文报道了一种用于血清样品中胆固醇测定的丝网印刷电极（SPE）电化学发光（ECL）生物传感器。作者通过电聚合在丝网印刷金电极上制备鲁米诺–3,3′,5,5′-四甲基联苯胺（TMB）共聚物，该共聚物可显著增强过氧化氢的电化学发光信号。随后将胆固醇氧化酶（ChOx）包埋于壳聚糖膜中，并沉积在共聚物修饰的SPE表面，构成双层生物传感界面。在优化条件下，胆固醇的线性动态范围为2.4×10^-5–1.0×10^-3 mol/L，检出限为7.3×10^-6 mol/L，在5.0×10^-4 mol/L浓度下相对标准偏差为10.3%（n=5）。该传感器用于血清总胆固醇测定，结果与参考方法一致，表明其具有低成本、快速、可一次性使用等应用潜力。
英文摘要
A poly(luminol-3,3',5,5'-tetramethylbenzidine) copolymer manufactured by electropolymerization on screen-printed gold electrodes greatly improves the electrochemiluminescence of hydrogen peroxide. Cholesterol oxidase was immobilized on the surface of a poly(luminol-3,3',5,5'-tetramethylbenzidine) screen-printed cell modified with chitosan to prepare an ECL biosensor for cholesterol. Working under the optimized conditions, the linear dynamic range of cholesterol was 2.4 × 10(-5)-1.0 × 10(-3)M with a limit of detection of 7.3 × 10(-6)M and a precision of 10.3% (5.0 × 10(-4)M, n=5) expressed as relative standard deviation. This biosensor was applied to the determination of total cholesterol in serum samples obtaining satisfactory results with respect to the reference procedure. This cholesterol biosensor offers an alternative analytical method with low cost and high speed.