组成图示
示意图生成中
传感器类型
表面等离子共振(SPR)生物传感器
检测对象
胆固醇（cholesterol）；样品基质：溶液（磷酸盐缓冲液/Triton X-100稀释液）
检测原理
传感器以镀金玻璃片为SPR换能基底，ODT SAM经FNAB光化学修饰后，其叠氮基在日光下生成氮烯并插入ODT的C–H键，留下可热反应的氟基；ChOx的氨基在37℃下取代氟基，实现共价固定。检测时，溶液中的胆固醇进入流动池，与固定化ChOx活性位点结合并被催化氧化：胆固醇+O2→4-胆甾烯-3-酮+H2O2。结合事件及酶促氧化引起界面生物分子质量、局部电子密度和折射率变化，使SPR共振角发生偏移。初始快速偏移主要来自溶液本体折射率变化，随后随胆固醇浓度增加而增大的稳定偏移对应于酶-底物结合与催化反应。冲洗和再生后信号回落，SPR角度变化与胆固醇浓度在50–500 mg/dl内线性相关。
检测灵敏度
LOD: 50 mg/dl；线性范围: 50–500 mg/dl
效应效果
该SPR胆固醇生物传感器在50–500 mg/dl范围内线性，检出限50 mg/dl，响应时间约550 s，可重复使用少于15次。4℃保存约2个月，UV–vis显示60天后仍保留约80–85%初始酶活。重复实验误差约5–7%。在200 mg/dl胆固醇存在下，5 mM抗坏血酸、尿酸、葡萄糖、尿素和叠氮钠等干扰物引起的SPR角度变化小于7%，表明选择性较好。对照实验显示未固定ChOx的FNAB/ODT表面无结合，物理吸附ChOx仅产生极小信号，说明共价固定和酶识别具有特异性。与文献中聚吡咯、SAM/铂等胆固醇传感器相比，作者认为该ODT/FNAB/ChOx/SPR体系具有更长的稳定性和更宽的线性范围，适用于溶液中胆固醇测定，血清/血液应用仍在推进。
传感器的构成
- 基底/换能器：镀金BK-7玻璃片（Au/BK-7），提供SPR光学换能表面及Au–S结合位点
- ODT自组装单分子层：十八烷硫醇（ODT）SAM，通过Au–S键形成致密疏水层，提供C–H键供FNAB修饰
- 桥联/交联层：1-氟-2-硝基-4-叠氮苯（FNAB），日光下叠氮基生成氮烯插入ODT C–H键，并保留可热反应氟基
- 识别元件：胆固醇氧化酶（ChOx），经氨基与FNAB活化表面热反应共价固定，催化胆固醇氧化
- 反应介质：50 mM磷酸盐缓冲液（pH 7.0），维持酶活性并作为SPR流动池介质
- 信号读出：SPR光学系统（670 nm p偏振光、棱镜、反射光强度/角度检测），监测界面折射率变化
中文摘要
本研究在镀金玻璃片上制备十八烷硫醇（ODT）自组装单分子层（SAM），并利用1-氟-2-硝基-4-叠氮苯（FNAB）的氮烯反应对其进行表面修饰。FNAB作为桥联/交联剂，使胆固醇氧化酶（ChOx）通过热反应共价固定于SAM表面，形成ChOx/FNAB/ODT/Au生物电极。该电极依次采用接触角测量、紫外-可见光谱、电化学方法和X射线光电子能谱（XPS）进行表征，以确认ODT单分子层形成、FNAB共价接枝以及ChOx固定过程。基于表面等离子共振（SPR）技术，该生物电极可用于溶液中胆固醇的实时测定。SPR信号随胆固醇浓度增加而增大，在50–500 mg/dl范围内呈线性，检出限为50 mg/dl；4℃保存时货架寿命约2个月。结果表明，ODT/FNAB共价固定策略可提高酶固定化稳定性，适用于胆固醇传感检测。
英文摘要
Octadecanethiol (ODT) self-assembled monolayer (SAM) prepared onto gold-coated glass plate has been modified by using nitrene reaction of 1-fluoro-2-nitro-4-azidobenzene (FNAB) that further covalently binds to cholesterol oxidase (ChOx) via thermal reaction. FNAB acts as a bridge (cross-linker) between SAM and ChOx. The ChOx/FNAB/ODT/Au electrode thus fabricated has been characterized using contact angle (CA) measurements, UV-vis spectroscopy, electrochemical techniques and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) technique, respectively. This ChOx/FNAB/ODT/Au bioelectrode has been utilized for estimation of cholesterol in solution using surface plasmon resonance (SPR) technique. This SPR based cholesterol biosensor has linearity from 50 to 500mg/dl of cholesterol in solution with lower detection limit of 50mg/dl and shelf life of about 2 months when stored at 4 degrees C.