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, Chol）；样品基质为 PBS 缓冲液（50 mM, pH 7.0, 0.9% NaCl，含 5 mM [Fe(CN)6]3−/4−），胆固醇标准液以 10% Triton X-100 配制后稀释于去离子水
检测原理
ChOx 固定于 MEH-PPV/SA LB 膜表面，催化胆固醇氧化为 cholest-4-en-3-one，同时酶自身被还原。在含 [Fe(CN)6]3−/4− 的 PBS 中，还原态 ChOx 将电子传递给 [Fe(CN)6]3−，使其还原为 [Fe(CN)6]4−；DPV 在 0.13 V 附近检测 [Fe(CN)6]4− 的氧化峰。胆固醇浓度越高，酶催化产生的还原态 ChOx 越多，[Fe(CN)6]4− 浓度越高，氧化峰电流 ΔI 越大。使用低电位氧化还原探针避免直接氧化 H2O2 所需高电位及尿酸、抗坏血酸等干扰。无 HCR/RCA 等放大，主要依靠酶催化与 LB 膜有序界面。
检测灵敏度
LOD: 1.66 mM；线性范围: 1.29–12.91 mM；灵敏度: 5.24 nA mM−1；相关系数: 0.9939；标准偏差: 0.0029 μA
效应效果
该生物电极在5.17 mM胆固醇存在下，对尿酸(0.1 mM)、葡萄糖(5 mM)、尿素(1 mM)、乳酸(0.5 mM)、抗坏血酸(0.05 mM)等干扰物表现出较好抗干扰性，其中尿酸、乳酸、抗坏血酸使响应变化小于5%。DPV线性回归标准偏差为0.0029 μA，UV-vis酶活性测定重复性误差小于5%。4°C储存3个月后仍保留80.5%初始活性，热稳定性至55°C，可重复使用约60次。固定化ChOx表观Km为0.95 mM，低于游离酶3.71 mM，表明LB膜有序界面提高酶对胆固醇亲和力；表观酶活为5.2×10^-3 U cm^-2。与文献胆固醇传感器相比，该电极具有较宽线性范围(1.29–12.91 mM)、30 s响应、3个月货架期和60次重复使用，作者认为可用于胆固醇常规检测，但灵敏度仍需提高。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：金板(Au plate)，作为导电基底和工作电极
- 自组装单分子层：十八烷硫醇(ODT) SAM，修饰金表面并提供有机环境以增强LB膜粘附
- LB膜修饰层：MEH-PPV/SA Langmuir–Blodgett膜（20层），导电聚合物/脂肪酸混合膜，作为酶固定基质
- 识别元件：胆固醇氧化酶(ChOx)，物理吸附于LB膜表面，催化胆固醇氧化
- 电子媒介/氧化还原探针：[Fe(CN)6]3−/4−，在PBS中接受还原ChOx电子并产生DPV氧化峰
- 缓冲介质：PBS（50 mM，pH 7.0，0.9% NaCl），维持酶活性与电化学环境
- 读出仪器：Autolab电位/电流计，采用差分脉冲伏安法(DPV)读取氧化峰电流
中文摘要
报道了一种基于聚[2-甲氧基-5-(2'-乙基己氧基)-1,4-苯撑乙烯](MEH-PPV)/硬脂酸(SA) Langmuir–Blodgett(LB)膜的胆固醇生物传感器。胆固醇氧化酶(ChOx)通过物理吸附固定于转移至十八烷硫醇(ODT)修饰金板上的 MEH-PPV/SA LB 膜上，形成 ChOx/MEH-PPV/SA LB 膜生物电极。采用 FT-IR、接触角和原子力显微镜对电极进行表征。差分脉冲伏安法(DPV)研究显示，该生物电极对胆固醇在 1.29–12.91 mM 范围内呈线性响应，响应时间约 30 s，相关系数 0.9939，标准偏差 0.0029 μA，检出限 1.66 mM。紫外-可见分光光度法表明，每平方厘米电极面积约有 5.2×10^-3 U 的 ChOx 保持活性，生物电极在 55°C 以下热稳定，并可重复使用约 60 次。
英文摘要
Cholesterol oxidase (ChOx) has been immobilized onto conducting poly[2-methoxy,5-(2'-ethyl-hexyloxy)-1,4-phenylene vinylene] (MEH-PPV)/stearic acid (SA) Langmuir-Blodgett film transferred onto octadecanethiol (ODT) modified gold plate. The ChOx/MEH-PPV/SA LB film bioelectrode exhibits has been characterized by FT-IR, contact angle, and atomic force microscopy. The response of the ChOx/MEH-PPV/SA LB film bioelectrode carried out using differential pulse voltammetry (DPV) studies reveal linearity from 1.29 to 12.91 mM of cholesterol concentration and response time as 30 s. This ChOx/MEH-PPV/SA bioelectrode exhibits values of correlation coefficient as 0.9939, standard deviation as 0.0029 microA and limit of detection as 1.66 mM. UV-visible spectrophotometer studies reveal that 5.2x10(-3) U of ChOx are actively working per cm(2) area of ChOx/MEH-PPV/SA LB film bioelectrode and this bioelectrode is thermally stable upto 55 degrees C with reusability of about 60 times.