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-乳酸（L-lactic acid / L-lactate）；样品基质：尼罗罗非鱼眼球间质巩膜液（EISF），并以血液（blood）作对照校准
检测原理
该传感器为酶促安培型电化学生物传感器。固定在工作电极表面的乳酸氧化酶（LOX）特异性催化 L-乳酸与氧气反应，生成丙酮酸和过氧化氢（H2O2）。生成的 H2O2 扩散至 Pt-Ir 工作电极表面，在 +650 mV（vs. Ag/AgCl）恒电位下发生电催化氧化，释放电子并形成安培电流。由于 H2O2 生成量与 L-乳酸浓度成正比，输出电流随 L-乳酸浓度升高而线性增大。Nafion 修饰层用于限制间质液中杂质干扰，BSA 与戊二醛交联固定 LOX 以维持酶活性。无线电位计采集电流信号，经单点校准将电流转换为 EISF 中 L-乳酸浓度，并依据血乳酸与 EISF 乳酸的相关关系估算血液 L-乳酸水平。
检测灵敏度
LOD: 0.04 mg·dL−1；线性范围: 0.04–6.0 mg·dL−1；斜率: 6.0354（y = 6.0354x − 9.428）；R = 0.9944（结果）/0.9959（摘要）；EISF 线性范围: 1.7–5.0 mg·dL−1，R = 0.9944
效应效果
该传感器在 PBS 中对 L-乳酸呈线性响应，响应稳定约 2 min。EISF 中线性范围 1.7–5.0 mg·dL−1，R=0.9944。三只手工传感器重复性 RSD 为 7.86±0.53%（n=25），作者认为批间差异来自手工制作，可用单传感器校准克服。pH 6.0–8.5 电流随 pH 升高增大，pH>8.5 下降；温度 10–40 °C 电流随温度升高增大，>40 °C 下降，适合 24–28 °C 养殖水温。无线系统在自由游动尼罗罗非鱼中连续监测超过 60 h；2-苯氧基乙醇应激后血乳酸升至约 50 mg·dL−1，EISF 乳酸升至约 20 mg·dL−1，趋势与血液一致。未报告选择性、回收率及与 ELISA 等方法的对比；作者认为其可用于水产养殖鱼类应激与健康监测。
传感器的构成
- 工作电极：Pt-Ir 丝（φ0.178 mm，Teflon 包覆，暴露 2.0 mm 金属）作为安培换能器，在 +650 mV 下检测 H2O2 氧化电流
- 绝缘与引线：Teflon 层包覆 Pt-Ir 丝，Cu 线缠绕作为引线，限制电流仅来自暴露传感腔
- 参比/对电极：Ag/AgCl 糊涂覆于 Teflon 包覆的 Cu 线表面，提供稳定参比电位并构成双极传感结构
- 修饰层：5% Nafion 分散液涂覆于工作电极表面并风干，形成限域层，减少 EISF 中杂质干扰
- 识别元件：乳酸氧化酶（LOX）固定于 Nafion 层上，催化 L-乳酸氧化生成 H2O2
- 交联/载体层：BSA 与戊二醛（glutaraldehyde）将 LOX 交联固定，提高酶层稳定性
- 封装与固定：环氧树脂密封针尖，医用粘合剂 Aronalpha-A 固定于鱼体巩膜，实现植入式无线监测
中文摘要
本研究开发了一种用于连续监测鱼类 L-乳酸浓度的无线生物传感器系统。鱼类血液 L-乳酸水平是反映应激状态的重要指标。该生物传感器以直径 0.178 mm 的 Pt-Ir 丝作为工作电极，Ag/AgCl 糊作为参比电极，并通过戊二醛将乳酸氧化酶固定于工作电极表面。传感器校准曲线在 0.04–6.0 mg·dL−1 范围内与 L-乳酸浓度呈良好线性关系（R=0.9959）。作者选择眼球间质巩膜液（EISF）作为传感器植入部位，发现血 L-乳酸水平与 EISF L-乳酸水平在 3–13 mg·dL−1 范围内密切相关（R=0.8173，n=26）。随后利用该传感器系统在鱼缸中自由游动的鱼体内进行无线 L-乳酸监测，传感器响应可稳定保持 60 h 以上。结果表明，该生物传感器为实时、便捷地监测鱼类 L-乳酸水平提供了一种快速方法。
英文摘要
We have developed a wireless biosensor system to continuously monitor L-lactic acid concentrations in fish. The blood L-lactic acid level of fish is a barometer of stress. The biosensor comprised Pt-Ir wire (φ0.178 mm) as the working electrode and Ag/AgCl paste as the reference electrode. Lactate oxidase was immobilized on the working electrode using glutaraldehyde. The sensor calibration was linear and good correlated with L-lactic acid levels (R = 0.9959) in the range of 0.04 to 6.0 mg · dL(-1). We used the eyeball interstitial sclera fluid (EISF) as the site of sensor implantation. The blood L-lactic acid levels correlated closely with the EISF L-lactic acid levels in the range of 3 to 13 mg · dL(-1) (R = 0.8173, n = 26). Wireless monitoring of L-lactic acid was performed using the sensor system in free-swimming fish in an aquarium. The sensor response was stable for over 60 h. Thus, our biosensor provided a rapid and convenient method for real-time monitoring of L-lactic acid levels in fish.