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
胆碱（Choline, Ch）；样品基质：血清（serum）
检测原理
该传感器采用双酶级联电化学检测。若样品含乙酰胆碱（ACh），AChE 先将其水解为胆碱（Choline）和乙酸；胆碱在 ChO 催化下与 O2 反应生成甜菜碱和 H2O2。H2O2 在工作电极 +0.2 V 下发生电化学氧化（2H2O2 → O2 + 2H+ + 2e-），释放电子形成安培电流。c-MWCNTs/ZrO2NPs 复合膜提供高比表面、良好生物相容性和电子传递通道，使酶固定后保持活性并降低电荷转移阻力。电流大小与胆碱或乙酰胆碱浓度成正比，因此可通过标准曲线定量。该体系未使用额外信号放大策略，主要依靠双酶催化和纳米复合电极增强响应。
检测灵敏度
LOD: 0.01 μM；线性范围: 0.05–200 μM；灵敏度斜率: 0.1929（校准方程 y = 0.1929x + 0.0179）；R^2 = 0.9799
效应效果
该传感器在 4 s 内响应，pH 7.4、25 ℃ 下性能最佳。对 1.0 mM 抗坏血酸、尿酸、多巴胺、乳酸、肝素钠、CuSO4、KCl、NaCl 和 MgCl2 几乎无干扰，选择性优于部分报道的胆碱传感器。血清加标回收率为 90.0±0.3%（5.0 μM）和 98.0±0.2%（10.0 μM）；批内和批间变异系数分别为 1.35% 和 2.97%，偏差 4.88%。与 HPLC 法比较，相关系数 r=0.994，F=1.044，t=0.402（P>0.05），无显著差异。4 ℃ 保存 60 d 后活性损失 50%，稳定性高于多种已报道体系。作者认为该传感器可用于血清胆碱快速检测，并提示阿尔茨海默病患者血清胆碱显著低于健康人群。
传感器的构成
- 基底/换能器：玻璃碳电极（GCE），经氧化铝抛光和超声清洗，提供导电基底与电子传递界面。
- 纳米复合修饰层：羧基化多壁碳纳米管（c-MWCNTs）与氧化锆纳米颗粒（ZrO2NPs）在 5.0 mM ZrO2、100 mM KCl 中超声分散后于 -1.1 V 电沉积 5 min，形成高比表面、生物相容的复合膜，用于固定酶并促进电子传递。
- 识别/催化元件：乙酰胆碱酯酶（AChE，2 mg/mL）与胆碱氧化酶（ChO，10 mg/mL）共固定于复合膜表面，AChE 水解乙酰胆碱生成胆碱，ChO 催化胆碱氧化。
- 信号分子：过氧化氢（H2O2），由 ChO 催化胆碱氧化产生，在 +0.2 V 下发生电化学氧化产生安培电流。
- 三电极/读出系统：Ag/AgCl 参比电极、铂丝（Pt）辅助电极和恒电位仪，用于控制电位并记录电流信号。
中文摘要
本研究构建了一种双酶胆碱生物传感器：将乙酰胆碱酯酶（AChE）和胆碱氧化酶（ChO）共固定于羧基化多壁碳纳米管（c-MWCNTs）与氧化锆纳米颗粒（ZrO2NPs）电沉积形成的纳米复合膜修饰的玻璃碳电极（GCE）表面，并以该酶电极作为工作电极、Ag/AgCl 作为参比电极、铂丝作为辅助电极，通过恒电位仪进行安培检测。采用扫描电镜、傅里叶变换红外光谱和循环伏安法对酶电极进行表征、优化和评价。该传感器在 +0.2 V、pH 7.4、25 ℃ 下 4 s 内达到最佳响应，检出限为 0.01 μM，工作范围为 0.05–200 μM，4 ℃ 下酶电极半衰期为 60 d。用该传感器测定血清胆碱水平，健康人群为 9.0–12.8 μmol/L（均值 10.81 μmol/L），阿尔茨海默病患者为 5.0–8.4 μmol/L（均值 6.53 μmol/L），且不受多种血清内源性物质干扰。
英文摘要
A bienzymatic choline biosensor was constructed by coimmobilizing acetylcholinesterase (AChE) and choline oxidase (ChO) onto nanocomposite of carboxylated multiwalled carbon nanotubes (c-MWCNTs) and zirconium oxide nanoparticles (ZrO(2)NPs) electrodeposited on the surface of a glassy carbon electrode (GCE) and using it (AChE-ChO/c-MWCNT/ZrO(2)NPs/GCE) as working electrode, Ag/AgCl as reference electrode, and Pt wire as auxiliary electrode connected through a potentiostat. The enzyme electrode was characterized by scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, and cyclic voltammetry (CV) studies, optimized, and evaluated. The biosensor exhibited optimum response within 4 s at +0.2V, pH 7.4, and 25 °C. The detection limit and working range of the biosensor were 0.01 μM and 0.05 to 200 μM, respectively. The half-life of the enzyme electrode was 60 days at 4 °C. The serum choline level, as measured by the biosensor, was 9.0 to 12.8 μmol/L (with a mean of 10.81 μmol/L) in apparently healthy persons and 5.0 to 8.4 μmol/L (with a mean of 6.53 μmol/L) in persons suffering from Alzheimer's disease. The enzyme electrode was unaffected by a number of serum substances.