膽固醇測定生物傳感器研究進(jìn)展

黃泓軻 羅健瑋

摘要：本文詳細(xì)介紹了常用于測定血液中膽固醇含量的生物傳感器的研究發(fā)展情況，同現(xiàn)有的測定方法進(jìn)行比較，歸納生物傳感器的優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域，特別介紹了目前研究較為深入的兩種膽固醇生物傳感器——電化學(xué)式膽固醇生物傳感器和光學(xué)式膽固醇生物傳感器，分析比較了這兩類膽固醇生物傳感器的研究現(xiàn)狀和優(yōu)缺點(diǎn)，并對膽固醇生物傳感器目前發(fā)展的瓶頸和今后的發(fā)展方向做出展望。

關(guān)鍵詞：生物傳感器 膽固醇 電化學(xué)式 光學(xué)式

中圖分類號：TP212文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672-3791（2015）01（c）-0000-00

測定血液中膽固醇含量是臨床診斷高血壓、心臟病、動脈粥樣硬化等疾病的重要輔助手段。傳統(tǒng)測定方法以分光光度計(jì)為基礎(chǔ)，測定程序復(fù)雜，測定周期長，費(fèi)用昂貴，已不適于時代的發(fā)展[1]。生物傳感器近年來廣泛應(yīng)用于臨床檢驗(yàn)、食品分析及環(huán)境監(jiān)測等方面，是一種選擇性高、測定時間短、操作方便、價格便宜的化學(xué)傳感器，能進(jìn)行在線及活體分析。目前研究較為深入的膽固醇生物傳感器主要分為電化學(xué)式和光學(xué)式兩大類。

1 電化學(xué)式膽固醇生物傳感器

電化學(xué)式膽固醇生物傳感器利用酶電極檢測膽固醇氧化酶催化膽固醇氧化生成的H2O2來測定膽固醇濃度 [2]。這類生物傳感器測定方法已基本成熟，檢測精度可與傳統(tǒng)方法媲美，使用壽命一般在2～3個月，可連續(xù)測定300次以上，酶活性仍在原活性的85%左右。萬莉等人[3]以殼聚糖為載體，利用血紅蛋白和電極之間的直接電子轉(zhuǎn)移，制備出全膽固醇生物傳感器。林潔華等人[4]以金納米粒子/介孔硅復(fù)合材料為載體研制出化學(xué)發(fā)光雙酶傳感器，即同時固定膽固醇氧化酶和辣根過氧化物酶，實(shí)現(xiàn)了樣品中膽固醇含量的快速檢測。但是，電化學(xué)式膽固醇生物傳感器還存在著不易清洗、易受電場干擾等缺點(diǎn)。

2 光學(xué)式膽固醇生物傳感器

光學(xué)傳感器能同其他有機(jī)體一樣進(jìn)行生物發(fā)光，具有體積小、質(zhì)量輕、靈敏度高、耐腐蝕、抗電場干擾等優(yōu)點(diǎn)，按傳感方式可分為光纖式和非光纖式兩種類型。

2.1非光纖式膽固醇生物傳感器

這類傳感器以化學(xué)發(fā)光為主，優(yōu)點(diǎn)是專一性強(qiáng)、靈敏度高，在室溫20℃ 時的檢測極限為400 ng（1?mo1），而缺點(diǎn)是非離子表面活化劑含有過氧化物，容易干擾測定結(jié)果。Maria等[5]研制出的光學(xué)生物傳感器，能在室溫下使用磷光傳感系統(tǒng)在有機(jī)溶劑中檢測膽固醇含量，其突出優(yōu)點(diǎn)是很容易恢復(fù)酶的初始狀態(tài)，易于連續(xù)檢測，但仍存在一系列問題需要調(diào)整。劉麗麗等[6]用一維多孔Ag納米粒子修飾GCE構(gòu)建無酶膽固醇傳感器。總之，非光纖式光學(xué)膽固醇生物傳感器尚有待進(jìn)一步研究。

2.2光纖式膽固醇生物傳感器

光纖式膽固醇生物傳感器的不同之處主要在于它在測試過程中通過光纖來傳導(dǎo)產(chǎn)生的化學(xué)發(fā)光或熒光，通過測定反應(yīng)體系中熒光強(qiáng)度或可見光強(qiáng)度的變化測出樣品中膽固醇的含量。Marazuela等[7] 以Ru（dpp）3Cl3為氧指示劑研制成的光纖生物傳感器，檢測范圍為0.15～3rnrnol/L。Krug等[8]制成了以ABTS作為O2含量變化指示劑的膽固醇光纖生物傳感器，符合臨床檢測要求，但酶膜使用壽命過短，不適于長期使用。這類傳感器目前主要向微型化、復(fù)臺型、多功能化方向發(fā)展，以期同時檢測出導(dǎo)致心血管疾病發(fā)生可能性的幾個重要參數(shù)，如膽固醇、甘油三脂、HDL、LDL等。

3 膽固醇生物傳感器發(fā)展的瓶頸及前景展望

膽固醇生物傳感器在研制過程存在著酶活性穩(wěn)定性、基膜厚薄程度控制等諸多難點(diǎn)，目前已在從可溶解正離子復(fù)合膜、人工生物材料與分子生物材料等新技術(shù)方面進(jìn)行研究，以期實(shí)現(xiàn)突破。目前大多數(shù)膽固醇生物傳感器仍然處于研發(fā)階段，市場化產(chǎn)品較少，因此研制具有市場潛力的膽固醇生物傳感器一直是這一領(lǐng)域努力的方向。此外，探索與合成更有效的電子介體和聚合物載體材料，尋找高效、方便的酶固定化方法也是這一領(lǐng)域中重要的發(fā)展趨勢。

參考文獻(xiàn)

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[3] 萬莉，趙常志，徐華筠等. 基于蛋白質(zhì)直接電子轉(zhuǎn)移的全膽固醇傳感器[J]. 高等學(xué)校化學(xué)學(xué)報，2009，30（4）：670-674

[4] 林潔華，張慧，張書圣. 基于介孔組裝的化學(xué)發(fā)光雙酶傳感器測定膽固醇[J]. 分析化學(xué)，2009，37（z1）：103

[5] Maria，F(xiàn)eiters M C，Nolte R J M，et a1.Cholesterol sensor utilizing polypyrrole incorporated in tract-etch membranes as the mediator[J].Electroanal Chem.，2004，347：267-271

[6] 劉麗麗，李艷芬，劉倩. 一維Ag納米粒子修飾電極的膽固醇傳感器[J]. 分析化學(xué)，2009，37（z1）：109

[7] Marazuela ，Borissov D，Ivanov S，et al.Role of polymer synthesis conditions for the copper electrodeposition in polyanihne[J].Electrochemistry Communications，2006，3（6）：312-316

[8] Krug，F(xiàn)aulkner L R.Cholesterol biosensor enhanced by nanoparticle[J].Science in China（B series），2002，3：268-274