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, Ch）；样品基质：PBS（pH 7.4）标准溶液，含 Triton X-100；实际样品未明确基质，采用标准加入法。
检测原理
检测时，样品中的胆固醇在 ChOx 催化下与 O2 反应，生成 cholest-4-en-3-one 和 H2O2。在施加正电位条件下，溶液中的鲁米诺（luminol）与酶产生的 H2O2 在 AuNPs 催化下发生电化学发光反应，生成激发态产物并释放 425 nm 光信号。由于 H2O2 生成量与胆固醇浓度成正比，ECL 强度随胆固醇浓度增加而增强。AuNPs 一方面催化 luminol–H2O2 ECL 体系，显著放大发光信号；另一方面促进电子转移并提供较大比表面积以固定更多 ChOx，从而提高灵敏度。
检测灵敏度
LOD: 1.1 μM (S/N = 3)；线性范围: 3.3 μM–1.0 mM；回归方程: I (a.u.) = 1.53 × 10^4 C (mM) + 731；相关系数: 0.992
效应效果
与不含 AuNPs 的 ChOx/l-cys-rGO/GCE 相比，ChOx/AuNPs/l-cys-rGO/GCE 对胆固醇的 ECL 响应显著增强。对 16.7 μM 胆固醇重复测量 11 次，RSD 为 4.6%。传感器一周后响应下降 19.8%，稳定性可接受。在含 16.7 μM 胆固醇的 PBS 中，50 倍浓度的多巴胺和甘氨酸对 ECL 信号干扰可忽略，选择性良好。标准加入法测定三个不同浓度样品，回收率为 97.8%–106.5%。作者认为该传感器具有低检出限、高灵敏度、简单、试剂成本低等优点，可与其他胆固醇传感器相比，并有望用于临床诊断。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻璃碳电极（GCE），抛光后作为工作电极，提供电子转导界面。
- 纳米材料修饰层：l-cys-rGO/CS 复合材料，由 L-半胱氨酸（l-cysteine）经 EDC/NHS 偶联到 PEI 还原氧化石墨烯（rGO）上并分散于壳聚糖（CS）中，修饰于 GCE，提供导电与负载平台。
- 纳米催化/固定层：金纳米粒子（AuNPs，约16 nm，由 HAuCl4/柠檬酸钠制备），自组装于 l-cys-rGO 表面，催化鲁米诺 ECL、促进电子转移并固定 ChOx。
- 识别元件：胆固醇氧化酶（ChOx，EC 1.1.3.6），吸附于 AuNPs 表面，催化胆固醇氧化生成 H2O2。
- 信号发光剂：鲁米诺（luminol，最优浓度 0.25 mM），在 PBS（pH 7.4）中与 H2O2 发生 ECL，发射 425 nm 光。
中文摘要
本文报道了一种基于金纳米粒子（AuNPs）催化鲁米诺电化学发光（ECL）的胆固醇生物传感器。首先将 L-半胱氨酸还原氧化石墨烯复合材料修饰于玻璃碳电极（GCE）表面，随后 AuNPs 自组装于该复合膜上，再将胆固醇氧化酶（ChOx）吸附于 AuNPs 表面，构建 ChOx/AuNPs/l-cys-rGO/GCE 传感器。循环伏安法和原子力显微镜用于表征各步制备过程。结果表明，AuNPs 不仅增大了电极表面积、提高了 ChOx 负载量，还在电极表面形成纳米结构界面，改善了 ECL 分析性能。基于 AuNPs 对鲁米诺 ECL 的高效催化作用，传感器对胆固醇的响应在 3.3 μM 至 1.0 mM 范围内呈线性，检出限为 1.1 μM（S/N=3）。该 ECL 生物传感器具有良好的重现性、稳定性和选择性，结合 ECL 技术优势，有望用于生物技术和临床诊断。
英文摘要
A novel cholesterol biosensor was prepared based on gold nanoparticles-catalyzed luminol electrogenerated chemiluminescence (ECL). Firstly, l-cysteine-reduced graphene oxide composites were modified on the surface of a glassy carbon electrode. Then, gold nanoparticles (AuNPs) were self-assembled on it. Subsequently, cholesterol oxidase (ChOx) was adsorbed on the surface of AuNPs to construct a cholesterol biosensor. The stepwise fabrication processes were characterized with cyclic voltammetry and atomic force microscopy. The ECL behaviors of the biosensor were also investigated. It was found that AuNPs not only provided larger surface area for higher ChOx loading but also formed the nano-structured interface on the electrode surface to improve the analytical performance of the ECL biosensor for cholesterol. Besides, based on the efficient catalytic ability of AuNPs to luminol ECL, the response of the biosensor to cholesterol was linear range from 3.3 μM to 1.0 mM with a detection limit of 1.1 μM (S/N=3). In addition, the prepared ECL biosensor exhibited satisfying reproducibility, stability and selectivity. Taking into account the advantages of ECL, we confidently expect that ECL would have potential applications in biotechnology and clinical diagnosis.