组成图示
点击图片查看大图 · 依据论文自动绘制
传感器类型
电化学生物传感器
检测对象
丙氨酸氨基转移酶（alanine aminotransferase, ALT）；样品基质：磷酸盐缓冲液、小牛血清、人血清
检测原理
该传感器采用溶液相两步酶促反应与电化学换能。ALT 催化 L-丙氨酸（L-alanine）与 α-酮戊二酸（α-ketoglutarate）反应生成丙酮酸（pyruvate）和谷氨酸；丙酮酸在丙酮酸氧化酶（PyOx）催化下被氧化，生成过氧化氢（H2O2）。Ir/C 纳米催化工作电极在 +0.28 V（对 Ag/AgCl）下将 H2O2 电化学氧化，产生与 H2O2 浓度成正比的电流。ALT 浓度越高，生成的丙酮酸和 H2O2 越多，电流响应越大。Ir/C 催化剂可降低 H2O2 氧化电位，减少其他电活性物质干扰，从而实现 ALT 的定量检测。
检测灵敏度
LOD: 2.18 UL−1；线性范围: 0–544 ng/mL（对应 0–80 UL−1）；人血清检测范围: 0–5.44 µg/mL
效应效果
该传感器在室温（约21–23 °C）下工作，可在磷酸盐缓冲液、小牛血清和人血清中检测 ALT，线性范围为 0–544 ng/mL（0–80 UL−1）。循环伏安法显示反应物、产物及辅助因子均无电流贡献，电流主要来自 H2O2 氧化，Ir/C 在较低氧化电位下工作，有助于减少干扰。人血清结果与临床 Vista 1500 分光光度法一致，可评估超过正常上限 2 倍（80 UL−1）的 ALT；高浓度样本 10 倍稀释后与未稀释结果一致。每个浓度至少重复 3 次且每次使用新传感器，重现性良好。作者认为该一次性、低成本、记录时间小于 1 分钟的传感器适用于临床和即时检测。
传感器的构成
- 基底与电接触层：聚酯片（polyester sheet）与印刷银墨（Ag ink），提供机械支撑和电接触
- 工作电极：丝网印刷 Ir/C 厚膜电极（5% Ir 纳米颗粒/活性碳，实际为氧化铱纳米催化剂），催化氧化 H2O2 并输出电流
- 对电极：丝网印刷 Ir/C 厚膜电极，完成电化学回路
- 参比电极：丝网印刷 Ag/AgCl 电极，提供稳定电位基准
- 识别/反应体系：无固定识别元件，采用溶液相 ALT 酶促反应，ALT 与 L-alanine、α-ketoglutarate 反应生成 pyruvate
- 信号转换体系：PyOx 催化 pyruvate 生成 H2O2，作为电化学信号分子
- 辅助因子与缓冲体系：PBS、KCl、MgCl2、TPP、FAD，维持酶反应和离子强度
中文摘要
丙氨酸氨基转移酶（ALT）主要存在于血清和肝组织等部位，肝细胞急性损伤时会释放入血，使血清 ALT 浓度升高，因此血清 ALT 水平是评估肝功能的重要临床指标。本文报道了一种一次性、可丢弃的电化学生物传感器，用于测定 ALT 浓度。该传感器以分散在碳糊中的铱纳米颗粒（实际为氧化铱）作为催化剂，采用丝网印刷厚膜电极结构，包含 Ag/AgCl 参比电极、Ir/C 工作电极和 Ir/C 对电极。检测基于 ALT 催化 L-丙氨酸与 α-酮戊二酸反应生成丙酮酸，再由丙酮酸氧化酶（PyOx）将丙酮酸转化为过氧化氢（H2O2），最后通过电化学氧化 H2O2 产生电流。传感器在室温下可在磷酸盐缓冲液、小牛血清和人血清中工作，ALT 浓度范围为 0–544 ng/mL。人血清检测结果与临床分光光度法具有良好一致性，表明该 Ir/C 生物传感器适用于临床和即时检测中的 ALT 定量。
英文摘要
Alanine aminotransaminase (ALT), is an enzyme that normally resides in serum and body tissues, especially in the liver. It is released into the serum as a result of tissue injury; hence the concentration of ALT in the serum may be increased with acute damage to hepatic cells. A single use, disposable biosensor, comprising iridium nano-particle as catalyst dispersed on carbon paste, has been developed for the determination of ALT concentration. The biosensor is based on quantifying H2O2 concentration produced by a serial of ALT enzymatic reactions. It operates well at room temperature in different physiological fluids: phosphate buffer, calf serum and human serum for ALT concentration of 0-544 ng/mL. Experimental results in human serum are compared to those obtained by spectrophotometric assays with excellent agreement. Therefore, the Ir/C biosensor shows good relationship on the dilution of concentrated ALT clinical applications.