组成图示
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传感器类型
综述或非传感器论文
检测对象
超氧阴离子 (superoxide radical, O2•−)、一氧化氮 (nitric oxide, NO)、谷胱甘肽 (glutathione, GSH)、尿酸 (uric acid, UA)、抗坏血酸 (ascorbic acid, AA)、酚类化合物 (phenolic compounds)；样品基质包括血清/血浆、尿液、红细胞裂解液、食品与植物提取物、生物流体和组织。
检测原理
综述中的传感器主要依靠酶、血红素蛋白或DNA作为识别元件。目标物与识别层发生特异性反应后，引起电极界面氧化还原状态变化：SOD将O2•−歧化为H2O2/O2，HRP或peroxidase利用H2O2氧化介质，GSH-Px/GSHR通过NADPH/NADP+循环传递电子，tyrosinase/laccase氧化酚类并消耗O2，uricase/UOD氧化尿酸产生H2O2或消耗O2。电极在固定电位下发生电子转移，产生与浓度相关的电流、伏安峰、电导、荧光或化学发光信号。抗氧化物可通过清除自由基、提供电子或抑制氧化损伤而降低信号；溶胶-凝胶固定、Teflon膜和双通道设计用于提高选择性与抗干扰。酶催化循环与介质电子传递构成信号放大。
检测灵敏度
综述未报告统一传感器灵敏度；代表性原文数值：O2•−: 20–250 μmol L−1 (1 μmol L−1) (tyr), 100–1200 μmol L−1 (10 μmol L−1) (GAO)；SOD: 20–2000 μmol L−1 (10 μmol L−1)；SOD: 13–130 nmol L−1 (6 nmol L−1)；NO: 2.7–11 μmol L−1 (2 μmol L−1)；GSH: 1–200 μmol L−1 (0.50 μmol L−1 GSH)；UA: 1–100 mg L−1 (0.1 mg L−1)；AA: 200–500 μmol L−1 (22 μmol L−1)；phenolics: 0.5–6 (0.04) mg L−1 (Catechol)。
效应效果
综述显示，酶/蛋白固定型传感器选择性主要来自酶底物特异性、血红素蛋白对NO的高亲和性以及Teflon膜或双通道对H2O2干扰的抑制。稳定性差异较大：tyrosinase/GAO约3天，SOD可稳定7–30天，GSH-Px约60天，尿酸荧光传感器>90天，酚类传感器10–40天。DNA抗氧化筛选重现性为RSD 10%–19%。实际样品覆盖血清/血浆、尿液、红细胞裂解液、食品、植物提取物和组织，通常无需复杂前处理。作者认为其可用于疾病早期非侵入监测、抗氧化治疗评价和食品抗氧化质量监控，但单一生物标志物与整体氧化应激状态之间仍需建立可靠关联。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：SPE、Au、GCE、PGE、CPE、Pt、CFME、ITO、CNT 等，提供电流、伏安、电导、荧光或化学发光信号读出。
- 固定/修饰层：sol-gel、SAM、Teflon membrane，用于固定酶/蛋白、控制传质并提高选择性。
- 识别元件：DNA、SOD、Cyt c、HRP、hemoglobin、GSH-Px、GSHR、tyrosinase、laccase、peroxidase、uricase、UOD、AOD、XOD 等，识别或催化目标物。
- 信号介质/电子供体：H2O2、O2、NADPH、MB、[Co(phen)3]3+、mediator、phenols、AscH，传递电子或产生可检测信号。
中文摘要
抗氧化剂是保护食品品质、防止加工、储运和终端制备过程中氧化反应的关键成分；在生物体内，内源和外源抗氧化系统通过多条途径清除活性氧，维持氧化还原平衡。本文综述了生物传感器作为评价抗氧化状态工具的研究进展。作者指出，生物传感器可将生物识别元件与换能器直接结合，实现快速、实时、低成本和可自动化的分析，适用于环境、食品和临床监测。综述重点讨论了以DNA为氧化靶标、超氧阴离子、一氧化氮、谷胱甘肽、尿酸、抗坏血酸和酚类化合物等生物标志物或抗氧化物的检测策略，并归纳了酶固定、电化学、荧光、化学发光等换能方式。文章认为，生物传感器有望用于氧化损伤早期筛查、疾病进展监测、抗氧化治疗评价以及食品与植物提取物抗氧化能力检测，但仍需建立单一指标与整体氧化应激状态之间的可靠关联。
英文摘要
Antioxidants are one of the main ingredients that protect food attributes by preventing oxidation that occurs during processing, distribution and end preparation of food. Physiological antioxidant protection involves a variety of chemical system of endogenous and exogenous origin in a multiplicity of pathways. Associate to this, researches have been directed in the development of methods as biosensors that can characterize antioxidants capable of removing harmful radicals in living organisms in an adequate way. Biosensors have represented a broad area of technology useful for environmental, food monitoring, clinical applications and can represent a good alternative method to evaluate the antioxidant status. The demonstration of the highlighted current application of biosensor as a potential tool to evaluate the antioxidant status is the main aim of this review.