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
乳酸（L-lactate/lactate）；样品基质为水相标准溶液或含乳酸样品，工作缓冲液为pH 9.0磷酸盐缓冲液（0.2 M，含0.25 M NaCl），可适用于生物/食品样品。
检测原理
乳酸进入传感器后，被Methocel膜中固定的乳酸氧化酶（LOx）催化，与溶解氧反应生成过氧化氢（H2O2）和丙酮酸，H2O2生成速率与乳酸浓度相关。恒电位仪在工作电极施加0.5 V脉冲，碱性介质中鲁米诺（luminol）在电极表面被电氧化，并与H2O2反应生成激发态3-氨基邻苯二甲酸，其退激发射425 nm电化学发光（ECL）。ECL强度随H2O2积累而增强，因此随乳酸浓度升高。方法采用两次脉冲间ECL强度差ΔI/Δt作为初始速率信号，减少背景并提高线性；硅光电二极管将光转换为微弱电流，经高增益I/V转换、偏移抵消、低通滤波和双通道放大后由微控制器读出。
检测灵敏度
LOD: 2.4 × 10−6 M；线性范围: 8 × 10−6 – 2 × 10−4 M；灵敏度: 195.4 V·s−1·M−1（vECL1-3）；R^2 = 0.998
效应效果
该一次性传感器响应快速，单次分析时间约2.5 min，样品体积仅35 μL。在2×10−4 M乳酸下，vECL1-3参数RSD为10.3%，中等浓度传感器间RSD约7%–10%。与PMT相比，硅光电二极管方案在线性范围、检出限和线性度上相近，但RSD较高；与CCD相机相比，其动态范围和检出限不如CCD，但仪器更便携、低成本。传感器在4 °C避光保存下寿命约2个月，单支成本约1.26欧元。作者认为该手持光度计适合临床、运动和食品等场景的乳酸快速检测，无需专业人员即可读取LCD或USB数据。论文未报告选择性、抗干扰和实际样品加标回收率。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：丝网印刷石墨工作电极、石墨对电极和银伪参比电极，置于塑料或陶瓷支撑上，提供ECL反应界面与电位控制。
- 样品容纳层：白色塑料胶带围成约1 mm厚、8 mm直径孔（约50 μL）凹槽，用于承载35 μL样品。
- 识别元件：乳酸氧化酶（LOx），催化乳酸与O2反应生成H2O2和丙酮酸。
- 信号标记物：鲁米诺（luminol），在碱性介质中被电氧化后与H2O2反应产生425 nm ECL。
- 固定基质：Methocel 90HG（羟丙基甲基纤维素）膜，包埋LOx、luminol、BSA和缓冲液，固定试剂并允许扩散。
- 封闭/稳定剂：牛血清白蛋白（BSA），封闭非特异位点并稳定酶。
- 缓冲/电解质：pH 8.5磷酸盐缓冲液（0.2 M）及样品中pH 9.0磷酸盐缓冲液（0.2 M，含0.25 M NaCl），维持反应pH和离子强度。
中文摘要
本文报道了一种用于乳酸检测的手持式电化学发光（ECL）光度计，其核心为基于丝网印刷电极制备的一次性生物传感器。乳酸识别系统采用乳酸氧化酶（LOx），换能系统为鲁米诺的电化学氧化发光；LOx、鲁米诺、牛血清白蛋白（BSA）和缓冲液均包埋于Methocel膜中。作者优化了膜组成和反应条件以获得合适灵敏度。光度计以大面积硅光电二极管为探测器，内置可编程恒电位仪用于触发化学反应，并设计信号处理电路，实现低水平光电流采集、偏移抵消、低通滤波降噪和最高10^12 V/A可调增益。该一次性传感器对乳酸响应迅速，采集时间为2.5 min，在8×10−6至2×10−4 M范围内呈线性，检出限为2.4×10−6 M，中等浓度下传感器间重现性（RSD）约为7%–10%。
英文摘要
A hand-held luminometer for measuring electrochemiluminescence (ECL) for lactate determination and based on one-shot biosensors fabricated using screen-printed electrodes is described. The lactate recognition system is based on lactate oxidase and the transduction system consists of electro-oxidation of luminol, with all the reagents immobilized in a Methocel membrane. The membrane composition and reaction conditions have been optimized to obtain adequate sensitivity. The luminometer is based on a large silicon photodiode as detector and includes a programmable potentiostat to initialize the chemical reaction and signal processing circuitry, designed to acquire a low level photocurrent with offset cancelation, low pass filtering for noise attenuation and adjustable gain up to 10(12) V/A. The one-shot biosensor responds to lactate rapidly, with an acquisition time of 2.5 min, obtaining a linear dependence from 8 × 10(-6) to 2 × 10(-4) M, a detection limit of 2.4 × 10(-6) M and a sensor-to-sensor reproducibility (relative standard deviation, RSD) of around 7-10 % at the medium level of the range.