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
L-赖氨酸（L-lysine）；样品基质：血清、药物片剂溶液
检测原理
该传感器以L-赖氨酸氧化酶（LLO）为识别元件，LLO对L-赖氨酸具有手性选择性，催化其氧化并生成过氧化氢（H2O2）。H2O2从酶糊层扩散至金刚石糊工作电极表面，在+650 mV（vs Ag/AgCl）下发生电化学氧化，电子转移产生计时安培电流。由于酶催化速率与L-赖氨酸浓度成正比，电流随浓度线性增加，校准方程为I=0.23C+2.28（I为μA，C为nmol/L）。金刚石糊由单晶金刚石粉与石蜡油构成，具有低背景噪声、高信噪比和抗蛋白吸附特性，从而在nmol/L低浓度下实现检测。该体系未使用HCR、RCA或CRISPR-Cas等额外放大，主要依靠酶催化和金刚石糊换能增强。
检测灵敏度
LOD: 4 pmol/L；线性范围: 1–100 nmol/L；灵敏度斜率: 0.23 μA/(nmol/L)；r = 0.9866
效应效果
传感器两个月内稳定可重复，斜率变化±0.09 μA/nmol L，背景电流小，表面不易吸附蛋白。对D-赖氨酸、L-丝氨酸、L-亮氨酸、L-天冬氨酸、L-谷氨酸、组胺、甘氨酸、β-丙氨酸、肌酸、肌酐、抗坏血酸、尿酸等干扰物，按混合溶液法测得pKamp sel均>2（干扰物浓度比1:10；尿酸3.95、抗坏血酸3.50、D-赖氨酸2.55）。D-赖氨酸存在下L-赖氨酸回收率99.19%–99.93%（L:D 2:1–1:9）。血清回收率98.99%–99.18%，与标准光谱法98.99%–99.29%一致；药物片剂平均回收率98.68%（RSD=0.19%，N=10），标准法97.99±0.27%。作者认为可直接用于血清临床分析，无需预分离。
传感器的构成
- 电极基底：塑料吸管尖（plastic pipette tip）内装金刚石糊，Ag 银丝插入提供电接触，工作电极直径3 mm
- 换能修饰层：天然单晶金刚石粉（natural monocrystalline diamond powder, 1 μm, 99.9%）与石蜡油（paraffin oil）混合成金刚石糊（diamond paste），形成低噪声安培工作表面
- 识别元件：L-赖氨酸氧化酶（L-lysine oxidase, LLO, EC 1.4.3.14）以1 mg/mL磷酸盐缓冲液（phosphate buffer, pH 8.0）物理包埋于金刚石糊中，选择性氧化L-赖氨酸
- 信号产物：过氧化氢（H2O2），由LLO催化L-赖氨酸氧化生成，在650 mV下于金刚石糊电极表面氧化产生安培电流
- 防漏介质：石蜡油（paraffin oil）与酶溶液物理混合，防止酶从糊膜中泄漏并维持酶活性
- 电化学池：Ag/AgCl 参比电极、Pt 对电极与金刚石糊工作电极组成三电极体系，在磷酸盐缓冲液（pH 8.0）中计时安培检测
中文摘要
本文提出一种基于金刚石糊的安培生物传感器，用于L-赖氨酸的手性分析。该传感器将L-赖氨酸氧化酶（L-lysine oxidase, LLO）物理包埋于由天然单晶金刚石粉和石蜡油组成的金刚石糊中，以银丝作为电接触，在650 mV下进行计时安培检测。酶催化L-赖氨酸氧化生成过氧化氢，过氧化氢在金刚石糊电极表面被氧化，产生与L-赖氨酸浓度成正比的电流。传感器线性范围为1–100 nmol/L，检出限为4 pmol/L，对L-丝氨酸、L-亮氨酸、L-天冬氨酸、L-谷氨酸、组胺和甘氨酸等氨基酸具有较高选择性。与色谱法相比，该安培传感器可直接测定溶液中的对映体，无需预先分离。该传感器可用于血清样品和药物制剂中L-赖氨酸的测定。
英文摘要
An amperometric biosensor was proposed for the enantioanalysis of L-lysine. The biosensor is based on the impregnation of L-lysine oxidase in diamond paste. The potential used for the determination of l-lysine was 650 mV. The biosensor exhibited a linear concentration range between 1 and 100 nmol/L with a limit of detection of 4 pmol/L. The selectivity of the biosensor is high over other amino acids, such as L-serine, L-leucine, L-aspartic acid, L-glutamic acid, histamine, glycine. The proposed biosensor can be applied for the determination of L-lysine in serum samples and pharmaceutical compounds.