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
胆固醇（cholesterol）；样品基质为磷酸盐缓冲液（PBS，含 Triton X-100/异丙醇配制），干扰实验模拟血清/尿液浓度
检测原理
胆固醇氧化酶（COx）被包埋于 Pt 电极表面的 PPy-PVS 复合膜中。当样品中的胆固醇扩散至膜内时，COx 催化胆固醇与溶解氧反应，生成 cholest-4-en-3-one 和过氧化氢（H2O2）。H2O2 扩散到 Pt 电极表面，在 +0.4 V（vs. Ag/AgCl）发生电化学氧化：H2O2 → O2 + 2H+ + 2e−，产生与 H2O2 浓度成正比的安培电流。由于 H2O2 生成量取决于胆固醇浓度，因此电流响应可反映胆固醇含量。PPy-PVS 膜作为电荷可控复合基质，可包埋酶并提供生物相容微环境；Pt 电极对 H2O2 氧化具有催化作用，选择较低工作电位有助于降低抗坏血酸等可氧化干扰物的影响。
检测灵敏度
—
效应效果
传感器在 pH 7.25、25 °C、+0.4 V 下工作，5×10−6–4×10−4 M 胆固醇范围内电流随浓度增加，Lineweaver-Burk 得 Km(app) 40 mM、Imax 1.17 µM/min。干扰实验中，尿酸（1×10−4 M）无干扰；葡萄糖（5×10−3 M）、对乙酰氨基酚（1×10−4 M）、抗坏血酸（1×10−4 M）分别产生 0.063、0.602、0.176 µA 电流，稀释后可基本消除。19 次活性测定后保留 32% 初始响应；4 °C 磷酸盐缓冲液储存 45 天后保留 43% 初始活性。作者认为其具有良好选择性和可重复使用性。
传感器的构成
- 工作电极/换能器：铂片（Pt plate, 0.5 cm²），导电基底并提供 H2O2 电催化氧化活性
- 复合修饰层：电聚合聚吡咯-聚乙烯磺酸盐（PPy-PVS）复合膜，由 0.1 M 吡咯（pyrrole）和 0.1 M 聚乙烯磺酸盐（PVS）在 Pt 表面循环伏安沉积，作为酶包埋基质与电荷可控膜
- 识别元件：胆固醇氧化酶（cholesterol oxidase, COx, 10 U/mL），物理包埋于 PPy-PVS 膜中，催化胆固醇氧化
- 信号产物：过氧化氢（H2O2），COx 催化胆固醇与 O2 反应生成，在 +0.4 V 被 Pt 电极电化学氧化产生电流
- 参比电极：Ag/AgCl（3 M KCl），提供电位参考
- 对电极：铂丝（Pt wire, 1 mm×4 cm），完成电化学回路
- 样品介质：磷酸盐缓冲液（PBS, pH 7.0/7.25），胆固醇以异丙醇、Triton X-100 和 PBS 按 10:4:86 配制
中文摘要
本文报道了一种新型安培型胆固醇生物传感器。将胆固醇氧化酶（COx）通过物理包埋法固定在铂（Pt）电极表面电聚合的聚吡咯-聚乙烯磺酸盐（PPy-PVS）复合膜中。在含 0.1 M 吡咯和 0.1 M 聚乙烯磺酸盐的溶液中，以 Ag/AgCl 为参比电极，采用循环伏安法在 -1.0 至 +2.0 V、扫描速率 100 mV/s 条件下进行电聚合。传感器基于 COx 催化胆固醇氧化生成过氧化氢（H2O2），并在 +0.4 V 下对 H2O2 进行电化学氧化，通过安培电流测定胆固醇。研究考察了 pH 和温度影响，最佳条件为 pH 7.25 和 35 °C。稳定性结果表明，19 次活性测定后仍保留 32% 的响应电流；在 4 °C、0.1 M 磷酸盐缓冲液中储存 45 天后仍保留 43% 的初始活性。
英文摘要
In this paper, a novel amperometric cholesterol biosensor with immobilization of cholesterol oxidase on electrochemically polymerized polypyrrole-polyvinylsulphonate (PPy-PVS) films has been accomplished via the entrapment technique on the surface of a platinum electrode. Electropolymerization of pyrrole and polyvinylsulphonate on the Pt surface was carried out by cyclic voltammetry between -1.0 and +2.0 V (vs. Ag/AgCl) at a scan rate of 100 mV upon the Pt electrode with an electrochemical cell containing pyrrole and polyvinylsulphonate. The amperometric determination is based on the electrochemical detection of H(2)O(2) generated in the enzymatic reaction of cholesterol. Determination of cholesterol was carried out by the oxidation of enzymatically produced H(2)O(2) at 0.4 V vs. Ag/AgCl. The effects of pH and temperature were investigated and optimum parameters were found to be 7.25 and 35 °C, respectively. The storage stability and operational stability of the enzyme electrode were also studied. The results show that 32% of the response current was retained after 19 activity assays. The prepared cholesterol biosensor retained 43% of initial activity after 45 days when stored in 0.1 M phosphate buffer solution at 4 °C.