黃泓軻 羅健瑋

摘要：本文詳細(xì)介紹了常用于測(cè)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(cè)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(duì)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(hào)：TP212文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791（2015）01（c）-0000-00

測(cè)定血液中膽固醇含量是臨床診斷高血壓、心臟病、動(dòng)脈粥樣硬化等疾病的重要輔助手段。傳統(tǒng)測(cè)定方法以分光光度計(jì)為基礎(chǔ)，測(cè)定程序復(fù)雜，測(cè)定周期長(zhǎng)，費(fèi)用昂貴，已不適于時(shí)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(cè)等方面，是一種選擇性高、測(cè)定時(shí)間短、操作方便、價(jià)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(cè)膽固醇氧化酶催化膽固醇氧化生成的H2O2來測(cè)定膽固醇濃度 [2]。這類生物傳感器測(cè)定方法已基本成熟，檢測(cè)精度可與傳統(tǒng)方法媲美，使用壽命一般在2～3個(gè)月，可連續(xù)測(cè)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?jìng)鞲衅?，即同時(shí)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(cè)。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(chǎng)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(chǎng)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(shí)的檢測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)，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(cè)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(cè)定反應(yīng)體系中熒光強(qiáng)度或可見光強(qiáng)度的變化測(cè)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(cè)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(cè)要求，但酶膜使用壽命過短，不適于長(zhǎng)期使用。這類傳感器目前主要向微型化、復(fù)臺(tái)型、多功能化方向發(fā)展，以期同時(shí)檢測(cè)出導(dǎo)致心血管疾病發(fā)生可能性的幾個(gè)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(chǎng)化產(chǎn)品較少，因此研制具有市場(chǎng)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(shì)。

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)?；瘜W(xué)學(xué)報(bào)，2009，30（4）：670-674

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[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

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