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
血清酒精（serum alcohol / ethanol），样品基质：人血清（醉驾者血清）
检测原理
酒精在 ADH 催化下氧化为乙醛，NAD+ 还原为 NADH。NADH 将电子传递给 Nafion 固定的 MB，MB 在 -0.17 V（vs. SCE）低电位下被电极氧化/还原循环，实现 NADH 的电催化氧化。安培电流随 NADH 生成速率增加而增大，与酒精浓度正相关。低工作电位和 ADH 特异性抑制甲醇、葡萄糖、抗坏血酸等干扰；MB 介导电子转移降低 NADH 直接氧化过电位，提高选择性。
检测灵敏度
LOD: 1.1 × 10−5 mol L−1（S/N=3）；线性范围: 1–5 mmol L−1（至少可延至 5 mmol L−1）；灵敏度斜率: 126.8 nA/(mmol L−1)；r = 0.9895
效应效果
该传感器对甲醇、葡萄糖、乳酸和抗坏血酸等常见干扰物无显著干扰电流（分别为5.3±0.3、2.8±0.2、3.6±0.3、2.1±0.1 nA），选择性良好。同一传感器10次连续测定RSD为3.6%，5批次制备重现性RSD为4.3%；4 ℃保存10、20、30天后响应分别下降3.7%、5.2%、8.4%。响应时间30 s内达95%稳态。人血清样品与GC-9A气相色谱结果相关良好，加标回收率为96.5%–103.5%。作者认为其可用于醉驾者血清酒精快速筛查，但不适用于死后血液酒精分析。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：PVC 薄膜支撑的丝网印刷电极（SPE），含银导电基轨、碳工作区和绝缘层，提供导电与信号读出
- 离子交换修饰层：Nafion-117 聚合物膜，通过磺酸基团与 MB+ 离子交换固定 MB
- 电子转移介质层：Meldola's Blue（MB），吸附于 Nafion 中，电催化 NADH 氧化并在低电位传递电子
- 识别/催化元件层：乙醇脱氢酶（ADH）与烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+），以戊二醛（glutaraldehyde）交联固定，催化酒精氧化并将 NAD+ 还原为 NADH
- 封闭/稳定剂：牛血清白蛋白（BSA），与 ADH/NAD+ 混合交联，减少非特异吸附并稳定酶
- 外部电极：饱和甘汞电极（SCE）作参比、铂丝作对电极，用于恒电位安培检测
中文摘要
本文报道了一种用于检测血清酒精浓度的一次性生物传感器。该传感器采用丝网印刷电极（SPE）作为基底，先以 Nafion 修饰电极表面，再通过离子交换吸附 Meldola's Blue（MB），最后用戊二醛交联法将乙醇脱氢酶（ADH）和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）固定在电极工作区。MB 作为电子转移介质，可在较低氧化电位下电催化 NADH 氧化为 NAD+，从而避免真实血清中易氧化物质在高电位下产生的干扰。研究考察了 pH、缓冲体系、温度及常见干扰物对传感器响应的影响。结果表明，该传感器对酒精具有良好特异性、重现性、稳定性和准确性，响应时间短，可用于血清酒精的快速测定，为醉驾筛查和临床酒精检测提供了一种简便、低成本的分析方法。
英文摘要
This paper presents a disposable biosensor to detect serum alcohol concentration. The proposed biosensor is fabricated using the cross-linking method to immobilize Alcohol Dehydrogenase (ADH) and Nicotinamide Adenine Dinucleotide (NAD(+)) on the screen-printed electrode modified with Meldola's Blue (MB) absorbed on Nafion. It is based on the electrocatalytic properties of MB as an electron transfer mediator, which can catalyze the oxidation of NADH to NAD(+) at a low oxidizing potential, thus avoiding interferences due to the presence of oxidizable substances in the real serum samples. The biosensor response for alcohol is investigated in terms of pH, buffer solution, temperature and some interferents. It presents the good specificity, reproducibility, stability, accuracy and provides a fast response. The biosensor has been satisfactorily used for the measurement of serum alcohol.