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
天冬氨酸氨基转移酶（AST，aspartate aminotransferase）；样品基质：磷酸盐缓冲液、未稀释人血清
检测原理
该传感器采用两步酶促反应：样品中的 AST 催化 L-天冬氨酸与 α-酮戊二酸生成 L-谷氨酸；滴加在电极表面的谷氨酸氧化酶（GluOx）进一步氧化 L-谷氨酸并消耗 O2，生成 H2O2。H2O2 在丝网印刷 Ir-C 工作电极上于 +0.3 V（vs Ag/AgCl）发生电催化氧化，产生与 H2O2 浓度成正比的安培电流。由于 AST 活性越高，生成的 L-谷氨酸和 H2O2 越多，电流越大，因此通过固定时间电流可定量 AST。低氧化电位降低血清中可氧化干扰物影响。
检测灵敏度
LOD: 0.09 μg/mL（血清 AST，对应 25.3 U/L）；L-谷氨酸 LOD: 19.89 μM；测定范围: 0–0.89 μg/mL（0–250 U/L）；线性范围: 0–0.445 μg/mL（AST，磷酸盐缓冲液）；灵敏度: 18.5 nA/[μg/mL]（缓冲液）、18.91 nA/[μg/mL]（血清，对应 0.067 nA/U/L）；最大催化电流: 20.4 nA；表观 Michaelis-Menten 常数: 0.71 μg/mL。
效应效果
该一次性丝网印刷 Ir-C 传感器在磷酸盐缓冲液和未稀释人血清中均对 AST 呈良好线性（0–0.445 μg/mL），血清灵敏度 18.91 nA/[μg/mL]，与缓冲液基本一致。在 +0.3 V 低电位下工作，降低血清中可氧化物干扰。人血清加标样品检测结果与医院 Vista 1500 分光光度法结果吻合良好，可检测超过正常上限约 3 倍（约 125 U/L）的 AST 水平。每个浓度至少重复 3 次以评估重现性，但原文未给出 RSD 数值。作者认为该传感器可用于临床体外 AST 筛查。
传感器的构成
- 基底/换能器：PET 聚合物基底与丝网印刷银墨电气接触，提供一次性柔性载体和导电通路
- 工作电极：5% Ir（氧化铱）纳米颗粒分散于活性碳粉形成的 Ir-C 油墨，丝网印刷成工作电极，催化 H2O2 氧化
- 对电极：Ir-C 油墨丝网印刷对电极，完成电化学回路
- 参比电极：印刷 Ag/AgCl 油墨参比电极，提供稳定电位参考
- 识别/转化元件：谷氨酸氧化酶（GluOx）溶液滴加于工作区，将 L-谷氨酸氧化并生成 H2O2
- 信号产物：酶促生成的 H2O2，在 +0.3 V 下被电催化氧化产生安培电流
中文摘要
天冬氨酸氨基转移酶（AST）是肝细胞受损时释放入血的肝细胞酶，其血清水平升高可用于肝病筛查。本文开发了一种一次性、可丢弃的电化学生物传感器原型，由分散在碳糊中的催化性铱纳米颗粒组成，用于检测 AST 介导反应中酶促生成的 H2O2。该传感器可在磷酸盐缓冲液和未稀释人血清中测定 0–0.89 μg/mL（对应 0–250 U/L 比活性）的 AST。传感器在相对于印刷 Ag/AgCl 的较低氧化电位 +0.3 V 下工作，最大限度降低人血清中潜在化学干扰。人血清 AST 检测结果与医院标准分光光度法结果吻合良好，表明该 Ir-C 传感器可用于临床环境中的 AST 检测。
英文摘要
Aspartate aminotransaminase (AST) is a hepatocelluar enzyme released into the bloodstream when hepatic cells are damaged, resulting in elevated blood levels of AST. A single use, disposable biosensor prototype, composed of catalytic iridium nano-particles dispersed on carbon paste, was developed to detect enzymatically-produced H2O2 in AST-mediated reactions. This biosensor is capable of measuring AST levels in a phosphate buffer and undiluted human serum over the concentration range of 0 to 0.89 μg/mL AST concentration (corresponding to 0-250 UL-1 specific activity). The biosensor operates at relatively low oxidation potential (+0.3 volt (V) versus the printed Ag/AgCl), minimizing any potential chemical interference in human serum. The measurements of AST in human serum using the biosensor compared well with those measured by standard hospital spectrophotometric assays. This Ir-C biosensor may be useful for AST measurements in the clinical environment.