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：PBS缓冲液中的胆固醇溶液（储备液含10% Triton X-100）
检测原理
胆固醇氧化酶（ChOx）催化胆固醇氧化为胆甾烯酮，同时自身被还原。还原态ChOx的电子通过PANI–MWCNT复合膜直接传递至ITO电极：MWCNT提供电子跳跃通道，PANI作为氧化还原导电聚合物在约0.28 V处发生氧化，产生阳极电流。由于无需外加电子媒介，且复合膜增强电荷传输，阳极电流随胆固醇浓度升高而增大。检测时以0.28 V处电流差作为信号，经线性扫描伏安法读出，实现无介质胆固醇检测。
检测灵敏度
线性范围: 1.29–12.93 mM；灵敏度: 6800 nA mM^-1；响应时间: 10 s；回归方程: Current (mA) = 0.4 (mA) + 0.00678 (mA mM^-1) × Cholesterol Concentration (mM)；标准差: 3 μA；R^2 = 0.994
效应效果
该生物电极对胆固醇具有较高选择性：在7.76 mM胆固醇存在下，加入抗坏血酸（0.05 mM）、尿酸（0.1 mM）、葡萄糖（5 mM）、乳酸（0.5 mM）和尿素（1 mM）等干扰物时，最大干扰约8%。三次重复实验重现性误差小于2%。光度法测得固定酶活性为7.5×10−3 U cm−2；30–45 °C活性最佳，pH 7.4附近活性最高；4 °C储存12周仍保留95%以上活性。与文献方法相比，该传感器线性范围较宽、灵敏度较高且响应快，作者认为PANI–MWCNT基质可用于其他生物传感器开发。
传感器的构成
- 基底/换能器：ITO-coated glass plate（氧化铟锡玻璃片），提供导电基底与电化学信号换能。
- 纳米复合修饰层：PANI–MWCNT composite film（聚苯胺–多壁碳纳米管复合膜），电泳沉积，提供导电通道、电子传递与酶固定位点。
- 识别/催化元件：ChOx（cholesterol oxidase，胆固醇氧化酶），共价固定，催化胆固醇氧化。
- 偶联/交联剂：EDC/NHS（N-ethyl-N-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide / N-hydroxysuccinimide），促进PANI氨基与ChOx羧基形成酰胺键。
- 清洗/封闭液：PBS + 0.05% Tween-20，去除未结合酶并稳定界面。
- 信号换能层：PANI–MWCNT redox/electron-hopping matrix，直接接受还原ChOx电子并产生阳极电流。
- 检测介质：PBS（50 mM, pH 7.4），提供酶反应缓冲环境。
中文摘要
本文报道了一种基于聚苯胺（PANI）与多壁碳纳米管（MWCNT）复合膜的胆固醇生物传感器。该复合膜通过电泳沉积法制备在氧化铟锡（ITO）玻璃片上，并利用N-乙基-N'-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺（EDC）和N-羟基丁二酰亚胺（NHS）化学将胆固醇氧化酶（ChOx）共价固定于膜表面。线性扫描伏安法（LSV）结果表明，ChOx/PANI–MWCNT/ITO生物电极可在1.29–12.93 mM范围内检测胆固醇，灵敏度达6800 nA mM−1，响应时间约10 s。光度法研究显示，该生物电极在45 °C以下具有热稳定性，4 °C储存约12周仍保持较高活性。研究说明PANI–MWCNT复合基质可用于开发其他生物传感器。
英文摘要
Nanocomposite film composed of polyaniline (PANI) and multiwalled carbon nanotubes (MWCNT), prepared electrophoretically onto indium tin oxide (ITO)-coated glass plate, was used for covalent immobilization of cholesterol oxidase (ChOx) via N-ethyl-N'-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC) and N-hydroxysuccinimide (NHS) chemistry. Results of linear sweep voltammetric measurements reveal that ChOx/PANI-MWCNT/ITO bioelectrode can detect cholesterol in the range of 1.29 to 12.93 mM with high sensitivity of 6800 nA mM(-1) and a fast response time of 10 s. Photometric studies for ChOx/PANI-MWCNT/ITO bioelectrode indicate that it is thermally stable up to 45 degrees C and has a shelf life of approximately 12 weeks when stored at 4 degrees C. The results of these studies have implications for the application of this interesting matrix (PANI-MWCNT) toward the development of other biosensors.