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/血液酒精（serum alcohol / blood alcohol concentration, ethanol）；样品基质：血清（serum）
检测原理
传感器以 ADH 为识别元件，NAD+ 为辅因子。血清中的乙醇在 ADH 催化下氧化为乙醛，同时 NAD+ 被还原为 NADH。NADH 在 MB 修饰的 SPE 表面被电催化氧化为 NAD+，MB 作为电子转移介质在 0.0 V（vs. SCE）工作电位下传递电子，GNPs 作为电子转移隧道加速酶与电极间电子传递。乙醇浓度越高，生成的 NADH 越多，MB 再生和阳极电流越大，因此稳态安培电流与乙醇浓度呈正相关。低工作电位和 ADH 特异性可抑制葡萄糖、抗坏血酸等可氧化物干扰。
检测灵敏度
LOD: 1.6×10^-5 mol/L 血清酒精（S/N=3）；线性范围: 至少 8 mmol/L；灵敏度斜率: 91.5 nA/(mmol/L)；相关系数: r = 0.991
效应效果
该传感器响应时间达稳态 95% 需 40 s，表观 Km 为 8.3 mmol/L。精密度方面，1 mmol/L 批内 RSD 5.49%、批间 6.98%；5 mmol/L 批内 1.44%、批间 2.49%。4°C 保存 10、20、30 d 后对 1 mmol/L 响应分别下降 3.1%、4.6%、7.7%。干扰试验显示甲醇、葡萄糖、乳酸、抗坏血酸在 1–5 mmol/L 范围内无显著干扰。实际血清加标回收率为 96.3%–101.6%。与气相色谱法比较 10 份血清样品，线性方程 Y=0.9X–0.01，r=0.996。作者认为其可用于临床与法医学血醇检测，无需繁琐前处理。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：聚酯薄膜（polyester）支撑的丝网印刷电极（SPE），碳墨（carbon ink）掺 2% Meldola's blue（MB）作工作电极，银墨（silver ink）作电气接触，UV 胶（UV adhesives）作绝缘层
- 电子转移介质：Meldola's blue（MB）掺入碳墨，在 0.0 V（vs. SCE）电催化氧化 NADH 为 NAD+，降低血液可氧化物干扰
- 纳米材料修饰层：金纳米颗粒（GNPs，平均粒径 22 nm）作为电子转移隧道，促进酶与电极间电子传递并辅助固定
- 保护固定层：Nafion 溶液（5% w/w）包埋 ADH、NAD+ 与 GNPs，防止酶脱落、维持酶活性并提高稳定性
- 识别元件：酒精脱氢酶（ADH）催化乙醇（ethanol）氧化为乙醛（acetaldehyde），实现特异性识别
- 辅因子层：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）作为 ADH 辅因子，接受电子生成 NADH，参与信号产生
中文摘要
血液酒精浓度测定在临床与法医学中具有重要意义。现有酒精检测方法耗时长、操作复杂且需繁琐样品前处理。一次性安培生物传感器因便携、低成本和易于制备，适用于血液酒精检测。本研究将酒精脱氢酶（ADH）和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）经 Nafion 包埋并结合金纳米颗粒（GNPs）固定于 Meldola's blue（MB）修饰的丝网印刷电极（SPE）表面，制备一次性安培生物传感器。依据美国临床实验室标准化委员会（NCCLS）相关标准对传感器性能进行评估。结果显示，该传感器对血清酒精具有良好的线性、精密度、稳定性、准确性和特异性。结论表明，该传感器可用于临床实验室和法医学中检测血液酒精浓度，且无需进行繁琐的样品前处理。
英文摘要
BACKGROUND: Blood alcohol determination plays an important role in laboratory medicine and forensic medicine. Nowadays, many methods are being used for alcohol measurement, but these methods are time-consuming and complex to perform laborious sample pre-treatment. The disposable amperometric biosensor, due to its portability, low cost and potential for fabrication, should be readily applicable for blood alcohol determination.
METHODS: The biosensor was fabricated by immobilizing alcohol dehydrogenase and nicotinamide adenine dinucleotide coated by Nafion combined with gold nanoparticles onto the surface of screen-printed electrode modified with Meldola's blue. Evaluations of biosensor performance were performed according to the relevant National Committee for Clinical Laboratory Standards standard.
RESULTS: The biosensor response for serum alcohol presents good linearity, precision, stability, accuracy, and specificity.
CONCLUSIONS: The biosensor exhibits the capability of detecting blood alcohol concentration in the clinical laboratory and in forensic medicine, unnecessarily performing laborious sample pre-treatment.