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
丁酰胆碱酯酶（butyrylcholinesterase, BuchE）、对硫磷（parathion，作为BuchE抑制剂）；样品基质：0.02 M pH 7.4磷酸盐缓冲液（PBS），可拓展至农药/药物筛选样品
检测原理
ISE内充液中的Buch在零电流条件下经PVC/β-CD膜向外扩散，在样品-膜界面形成稳定Buch浓度。β-CD对Buch的选择性识别使ISE产生与界面Buch活度相关的膜电位。加入BuchE后，酶催化Buch水解，界面Buch浓度下降，膜电位降低；以基线电位与加酶8 min后电位之差ΔE定量酶活性，ΔE与酶浓度呈线性。若样品含对硫磷，其抑制BuchE活性，使Buch消耗减少，电位变化减小，按抑制率计算农药浓度。该过程无需外加底物，电位信号直接反映酶催化事件。
检测灵敏度
LOD: 0.03 ng mL−1（对硫磷，3s）；线性范围: 0.05–0.5 ng mL−1（对硫磷）；r = 0.995；LOD: 3.2 × 10−6 M（Buch）；Nernst斜率: 57.4 ± 0.5 mV per decade（10−1–10−6 M Buch）
效应效果
该ISE对胆碱和氯离子的选择性系数分别为log K = −2.54 ± 0.04和−5.93 ± 0.05，优于不含β-CD膜（−1.90 ± 0.04和−4.90 ± 0.05），表明β-CD提高了对Buch的识别选择性。对硫磷检测线性范围为0.05–0.5 ng mL−1，r = 0.995，LOD为0.03 ng mL−1，比文献报道低一个数量级。方法无需外加底物，构建简单，可检测游离或标记胆碱酯酶及酶免疫分析中的超低浓度酶，并可通过将酶定位在ISE膜表面发展可控农药传感器。文中未报告稳定性、重现性或实际样品回收率。
传感器的构成
- 内充液层：10−2 M丁酰胆碱（Buch）溶液，作为底物控制释放源
- 聚合物膜基质：33 wt%高分子量聚氯乙烯（PVC），构成固态离子选择性电极膜
- 离子载体层：1 wt% 2,3,6-三甲基-β-环糊精（β-CD），选择性识别Buch
- 离子交换剂：1 wt%四[3,5-双(三氟甲基)苯基]硼酸钠（NaTTFB），提供阴离子交换与电荷补偿
- 增塑剂层：65 wt% 2-硝基苯辛基醚，提高膜柔性并促进离子传输
- 识别/催化元件：样品中的丁酰胆碱酯酶（BuchE），催化水解Buch；文中提出可定位在ISE膜表面
- 信号标记物：无外源标记，Buch本身作为底物/信号离子，其界面浓度变化引起膜电位变化
- 参比与读出：饱和甘汞电极（SCE）和PXSJ-216 pH计，测量ISE膜电位及ΔE
中文摘要
本文报道了一种基于离子选择性电极（ISE）原位生成并检测底物的无试剂生物传感器，用于电位法测定丁酰胆碱酯酶（BuchE）。该传感器以含2,3,6-三甲基-β-环糊精（β-CD）离子载体的PVC聚合物膜为ISE，内充10−2 M丁酰胆碱（Buch）溶液。在零电流条件下，Buch从内充液经膜向外扩散至样品-膜界面，形成可被ISE识别的界面底物浓度并产生膜电位。当样品中存在BuchE时，酶催化水解Buch，使界面Buch浓度下降，膜电位随之降低；电位差ΔE与酶浓度呈线性关系。基于该原理，传感器可进一步用于有机磷农药对硫磷（parathion）的抑制检测，线性范围为0.05–0.5 ng mL−1，检出限为0.03 ng mL−1（3s），较文献报道低一个数量级。该方法无需外加底物，结构简单，可用于胆碱酯酶及其抑制剂的灵敏检测。
英文摘要
A novel reagentless biosensor has been developed in which the traditional ion selective electrode is used as a controlled-release system for in situ generation and detection of enzyme substrates.