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
胆固醇（Cholesterol, Ch）；样品基质：磷酸盐缓冲液（PB, pH 6.8，含 1% Triton X-100 和 2% 2-丙醇）及稀释血清。
检测原理
胆固醇进入电极表面后，被固定于 Chi–IL 三维网络中的 ChOx 识别并催化氧化，生成胆固醇酮和 H2O2。H2O2 扩散至 Au/MWNT 界面，在 -0.05 V 发生还原反应，产生与 H2O2 浓度成正比的阴极电流，从而间接反映胆固醇浓度。MWNT(SH) 提供高比表面积和导电通道，Au 纳米粒子增强 H2O2 的电催化还原与电子传递；Chi–IL 网络通过静电作用和交联结构固定 ChOx，维持酶活性并降低泄漏。由于在较负电位检测 H2O2 还原，可避免尿酸、抗坏血酸等氧化性干扰，使电流随胆固醇浓度线性增加。
检测灵敏度
线性范围: 0.5–5 mM；灵敏度: 200 μA M−1；R^2 = 0.998
效应效果
该传感器在 -0.05 V 对 0.5 mM 胆固醇产生明显电流，而 0.5 mM 尿酸、抗坏血酸和对乙酰氨基酚均无额外信号，选择性良好。对 1 mM 胆固醇连续 12 次测量 RSD 为 1.9%；4 ℃ 保存 20 天后响应下降约 5%，稳定性较好。血清样品采用标准加入法测定，三次测量 RSD 为 1.0–4.7%，回收率 97.2–104.4%。其响应时间约 7 s，灵敏度 200 μA M−1，高于无 Chi–IL 电极的 40 μA M−1，线性范围 0.5–5 mM，优于聚吡咯基传感器（约 0.35 mM）及多种溶胶-凝胶/壳聚糖体系（13–51 s）。作者认为该传感器可用于临床胆固醇检测。
传感器的构成
- 基底电极：ITO 玻璃板，作为工作电极与信号换能器
- 碳纳米管修饰层：巯基功能化多壁碳纳米管 MWNT(SH)（4-氨基硫酚接枝）与 Nafion 成膜，提供导电通道并锚定 Au
- 金纳米粒子层：由 HAuCl4 电沉积的 Au 纳米粒子，增强电催化与电子传递
- 固定基质层：壳聚糖 Chi 与室温离子液体 BMIM-BF4 混合，并用戊二醛交联成三维网络，固定 ChOx 并提高稳定性
- 识别元件：胆固醇氧化酶 ChOx，催化胆固醇氧化生成 H2O2
- 信号产物：H2O2，在 -0.05 V 被还原产生安培电流
中文摘要
本文报道了一种新型安培法胆固醇生物传感器。首先以巯基功能化多壁碳纳米管（MWNTs）修饰氧化铟锡（ITO）玻璃电极，并电沉积金（Au）纳米粒子；随后将壳聚糖（Chi）与室温离子液体（BMIM-BF4）交联成三维网络，覆盖 Au 粒子，再固定胆固醇氧化酶（ChOx），得到 MWNT(SH)–Au/Chi–IL/ChOx 电极。扫描电镜显示 Chi–IL 以相互连接的线状结构覆盖 Au 粒子。循环伏安法和计时安培法用于胆固醇测定。Au 粒子增强电催化活性。传感器对胆固醇 0.5–5 mM 线性响应，相关系数 0.998，灵敏度 200 μA M−1，响应时间约 7 s，重复性 RSD 1.9%，4 ℃ 保存 20 天响应下降 5%。各组分协同作用赋予其优异性能。
英文摘要
A novel amperometric biosensor was fabricated based on the immobilization of cholesterol oxidase (ChOx) into a cross-linked matrix of chitosan (Chi)-room-temperature ionic liquid (IL) (1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate). Initially, the surface of bare electrode (indium tin oxide coated glass) was modified with the electrodeposition of Au particles onto thiol (-SH) functionalized multi-walled carbon nanotubes (MWNTs). The biosensor electrode is designated as MWNT(SH)-Au/Chi-IL/ChOx. Scanning electron microscopy image of MWNT(SH)-Au/Chi-IL/ChOx reveals that Chi-IL exists as the interconnected wires covering the Au particles on the surface of MWNT(SH)-Au. Cyclic voltammetry and chronoamperometry were used for the electrochemical determination of cholesterol at the biosensor electrode, MWNT(SH)-Au/Chi-IL/ChOx. The presence of Au particles in the matrix of CNTs provides an environment for the enhanced electrocatalytic activities. The MWNT(SH)-Au/Chi-IL/ChOx biosensor exhibited a linear response to cholesterol in the concentration range of 0.5-5mM with a correlation coefficient of 0.998, good sensitivity (200 microAM(-1)), a low response time ( approximately 7s), repeatability (R.S.D value of 1.9%) and long term stability (20 days with a decrease of 5% response). The synergistic influence of MWNT(SH), Au particles, Chi and IL contributes to the excellent performance for the biosensor.