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
尿素（urea）；样品基质：磷酸盐缓冲液（PBS，0.1 mol/L，pH 5.5）
检测原理
该传感器以脲酶为识别元件，脲酶催化尿素水解，生成氨/铵、二氧化碳，并经过氨基甲酸中间体。在1.3 V恒电位下，氨基甲酸在胺化玻璃碳电极表面发生电氧化，最终生成氮气、水和二氧化碳，电子转移产生安培电流。电流大小随尿素浓度变化，低浓度下电流随浓度增加而增大；高浓度时氮气在电极表面聚集且扩散较慢，导致电流下降。PMS通过马来酰亚胺基团与脲酶巯基/氨基共价结合，形成脲酶-PMS微球/菌落，并被PS膜承载，使酶活性长期稳定。该体系无外源标记物或酶催化沉积放大，信号主要来自酶催化中间体的直接电氧化。
检测灵敏度
线性范围: 未明确报告；pH 5.0下电流在低于7 mmol/L和高于26 mmol/L时下降
效应效果
该传感器在1、52和140 d储存后仍保持安培响应，作者称固定化脲酶可维持初始活性超过6个月，结论中亦报告5个月仍具良好活性；前3个月响应增加，随后约2个月稳定。SEM显示脲酶-PMS微球直径约1–3 μm。在pH 5.0时响应最高，但电流在尿素低于7 mmol/L和高于26 mmol/L时下降，因此检测在pH 5.5进行。作者认为基于氨基甲酸电氧化的安培原理可消除pH和阳离子干扰，并有望用于食品、水污染和临床分析中的快速可靠检测。文中未报告RSD、实际样品回收率或与ELISA/HPLC/qPCR的对比。
传感器的构成
- 工作电极基底：胺化玻璃碳电极（AGCE/GCE），导电基底并承载聚苯乙烯膜
- 支撑膜层：聚苯乙烯（PS）膜，薄而致密，作为酶微球载体并直接涂覆于电极表面
- 固定化/稳定层：聚马来酰亚胺苯乙烯（PMS），马来酰亚胺基团与脲酶巯基/氨基反应，稳定酶活性
- 识别元件：脲酶（urease），催化尿素水解生成氨、CO2及氨基甲酸中间体
- 酶微球层：脲酶-PMS微球（enzyme micelles，直径约1–3 μm），内含酶菌落，提供稳定活性中心
- 信号产生层：氨基甲酸（carbamic acid），在1.3 V下电氧化生成N2、H2O和CO2，产生安培电流
- 电解液介质：磷酸盐缓冲液（PBS，0.1 mol/L，pH 5.5），支持电解质并维持酶活性
- 检测系统：三电极体系（Ag/AgCl参比电极、铂丝对电极）与BAS 100B电化学分析仪，恒电位安培检测
中文摘要
本文报道了一种通过聚马来酰亚胺苯乙烯（PMS）修饰微球固定化脲酶菌落来长期稳定酶活性的安培型生物传感器。将脲酶、PMS和聚苯乙烯（PS）在氯仿中混合后滴涂于胺化玻璃碳电极表面，蒸发形成含脲酶-PMS微球的薄而致密PS膜，构成酶微球膜（EMM）。PMS的马来酰亚胺基团可与酶巯基或氨基反应，使酶以微球/菌落形式被固定，减少变性失活。传感器在1.3 V恒电位下检测尿素：脲酶催化尿素水解生成氨、二氧化碳及氨基甲酸中间体，氨基甲酸在电极表面电氧化为氮气、水和二氧化碳，产生安培电流。该传感器表现出良好灵敏度和长期稳定性，固定化脲酶可保持活性数月，作者认为酶微球膜有望用于食品、水污染和临床分析中的快速可靠检测。
英文摘要
Amperometric biosensors fabricated by immobilizing enzyme colony in polymaleimidostyrene-modified micelles exhibited good sensitivity and great long-term stability. To our knowledge, there has not been a general design for various enzyme biosensors. Enzyme micelle membrane which is different from any of other conventional immobilization methods, is an innovative way and will be a well-developed biosensor technology to provide rapid and reliable measurements. The potential of using enzyme micelle membrane to fabricate biosensors will be of great hope.