胆固醇测定生物传感器研究进展

黄泓轲 罗健玮

摘要：本文詳细介绍了常用于测定血液中胆固醇含量的生物传感器的研究发展情况，同现有的测定方法进行比较，归纳生物传感器的优点和应用领域，特别介绍了目前研究较为深入的两种胆固醇生物传感器——电化学式胆固醇生物传感器和光学式胆固醇生物传感器，分析比较了这两类胆固醇生物传感器的研究现状和优缺点，并对胆固醇生物传感器目前发展的瓶颈和今后的发展方向做出展望。

关键词：生物传感器 胆固醇 电化学式 光学式

中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1672-3791（2015）01（c）-0000-00

测定血液中胆固醇含量是临床诊断高血压、心脏病、动脉粥样硬化等疾病的重要辅助手段。传统测定方法以分光光度计为基础，测定程序复杂，测定周期长，费用昂贵，已不适于时代的发展[1]。生物传感器近年来广泛应用于临床检验、食品分析及环境监测等方面，是一种选择性高、测定时间短、操作方便、价格便宜的化学传感器，能进行在线及活体分析。目前研究较为深入的胆固醇生物传感器主要分为电化学式和光学式两大类。

1 电化学式胆固醇生物传感器

电化学式胆固醇生物传感器利用酶电极检测胆固醇氧化酶催化胆固醇氧化生成的H2O2来测定胆固醇浓度 [2]。这类生物传感器测定方法已基本成熟，检测精度可与传统方法媲美，使用寿命一般在2～3个月，可连续测定300次以上，酶活性仍在原活性的85%左右。万莉等人[3]以壳聚糖为载体，利用血红蛋白和电极之间的直接电子转移，制备出全胆固醇生物传感器。林洁华等人[4]以金纳米粒子/介孔硅复合材料为载体研制出化学发光双酶传感器，即同时固定胆固醇氧化酶和辣根过氧化物酶，实现了样品中胆固醇含量的快速检测。但是，电化学式胆固醇生物传感器还存在着不易清洗、易受电场干扰等缺点。

2 光学式胆固醇生物传感器

光学传感器能同其他有机体一样进行生物发光，具有体积小、质量轻、灵敏度高、耐腐蚀、抗电场干扰等优点，按传感方式可分为光纤式和非光纤式两种类型。

2.1非光纤式胆固醇生物传感器

这类传感器以化学发光为主，优点是专一性强、灵敏度高，在室温20℃ 时的检测极限为400 ng（1?mo1），而缺点是非离子表面活化剂含有过氧化物，容易干扰测定结果。Maria等[5]研制出的光学生物传感器，能在室温下使用磷光传感系统在有机溶剂中检测胆固醇含量，其突出优点是很容易恢复酶的初始状态，易于连续检测，但仍存在一系列问题需要调整。刘丽丽等[6]用一维多孔Ag纳米粒子修饰GCE构建无酶胆固醇传感器。总之，非光纤式光学胆固醇生物传感器尚有待进一步研究。

2.2光纤式胆固醇生物传感器

光纤式胆固醇生物传感器的不同之处主要在于它在测试过程中通过光纤来传导产生的化学发光或荧光，通过测定反应体系中荧光强度或可见光强度的变化测出样品中胆固醇的含量。Marazuela等[7] 以Ru（dpp）3Cl3为氧指示剂研制成的光纤生物传感器，检测范围为0.15～3rnrnol/L。Krug等[8]制成了以ABTS作为O2含量变化指示剂的胆固醇光纤生物传感器，符合临床检测要求，但酶膜使用寿命过短，不适于长期使用。这类传感器目前主要向微型化、复台型、多功能化方向发展，以期同时检测出导致心血管疾病发生可能性的几个重要参数，如胆固醇、甘油三脂、HDL、LDL等。

3 胆固醇生物传感器发展的瓶颈及前景展望

胆固醇生物传感器在研制过程存在着酶活性稳定性、基膜厚薄程度控制等诸多难点，目前已在从可溶解正离子复合膜、人工生物材料与分子生物材料等新技术方面进行研究，以期实现突破。目前大多数胆固醇生物传感器仍然处于研发阶段，市场化产品较少，因此研制具有市场潜力的胆固醇生物传感器一直是这一领域努力的方向。此外，探索与合成更有效的电子介体和聚合物载体材料，寻找高效、方便的酶固定化方法也是这一领域中重要的发展趋势。

参考文献

[1] 兰秀风，刘建刚，刘莹等. 高胆固醇血症血清内胆固醇的光谱学研究[J]. 光谱学与光谱分析，2006，26（3）：467-470

[2] Marazoela M D，Cuesta B，Moreno-Bondi M C，et al.Biosensor & Bioelectroucs[J].2007，12（3）：233-241

[3] 万莉，赵常志，徐华筠等. 基于蛋白质直接电子转移的全胆固醇传感器[J]. 高等学校化学学报，2009，30（4）：670-674

[4] 林洁华，张慧，张书圣. 基于介孔组装的化学发光双酶传感器测定胆固醇[J]. 分析化学，2009，37（z1）：103

[5] Maria，Feiters 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] 刘丽丽，李艳芬，刘倩. 一维Ag纳米粒子修饰电极的胆固醇传感器[J]. 分析化学，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，Faulkner L R.Cholesterol biosensor enhanced by nanoparticle[J].Science in China（B series），2002，3：268-274