哈工大（深圳) 李迎春教授：集成手持式POCT多组分检测

通讯作者：Yongcheng He；李迎春

通讯单位：深圳恒生医院；哈尔滨工业大学（深圳）

电化学传感器在即时检测（POCT）在疾病预防和诊断方面显示出巨大的优势和潜力。但是一些挑战一直限制着它的发展，包括传感器对真实样品（如pH值）干扰的敏感性，检测的对象单一与多目标分析之间矛盾，以及传感器制备和日常使用的复杂程序。

哈尔滨工业大学（深圳）李迎春教授课题组发展了一个尖端状电化学传感器，实现了对尿样中尿酸（UA）、尿素和pH的高灵敏度检测。相关工作以“Integrated hand-held electrochemical sensor for multicomponent detection in urine”为题发表在Biosensors and Bioelectronics上。

图1. 电化学尖端状传感器系统的示意图：标注的零部件说明如下：①、②、③分别代表锥形吸嘴、装有三电极条的电极管和表面涂有三条连接条的连接器；④和⑤分别是连接电极和恒电位仪的铂电缆；⑥和⑦分别代表移液器的吸嘴和外套管；⑧是用于将电缆固定在移液器上的套管。

详细地，传感器主要通过与商用移液器集成，实现了取样、检测和冲洗的半自动分析程序，从而节省了操作时间和人工。尖端传感器具有制造简单，无需对额外的生物/化学材料进行任何修改。

该传感器可基于多个电化学信号输出，包括开路电位、峰值电流和特定电化学反应电位，建立了一种新的多组分传感策略，实现了尿样中尿酸（UA）、尿素和pH的检测。通过使用一个单一的工作电极。上述目标的检测范围为UA5.0~600 μM，pH4.0~8.0和尿素0.5~7.0 mM，检测限（S/N=3）为0.05 μM UA，5.4 μM尿素以及pH测定的灵敏度为73 mV/pH。

值得注意的是，由于样品pH的变化会对电化学分析产生影响，因此引入了与pH值相关的参数进行校准以减少这种干扰。开发的尖端传感器和新颖的传感策略拓宽其在POCT中的应用。

图2.（a）在含有不同浓度和不同pH的UA中获得的SWV曲线。插图是UA的氧化反应，以及灵敏度与pH之间的关系；（b）在不同pH下SWV峰电位与UA浓度之间的相关性；（c）不同浓度UA下峰值电位与pH值的相关性，插图为pH对电位平均值的拟合曲线；（d）不同pH下SWV峰值电流与UA浓度之间的相关性。

图3.（a）尿素酶催化尿素的示意图；（b）尖端传感器在不同pH的缓冲溶液中的OCPT曲线。插图是600秒内pH和OCP值平均值的拟合曲线；（c）在添加尿素酶（2.5 μg/mL）之前（虚线）和之后（实线），尖端传感器在不同尿素浓度（pH7.0）中记录的OCPT曲线。插图是不同尿素浓度下相应的ΔOCP；（d）不同初始pH下尿素浓度与OCP值的拟合曲线。

参考文献：

Jiang Liu, Wei Lu, Lu Zhang, Jiao Yang, Zhong-Ping Yao, Yongcheng He, Yingchun Li, Integrated hand-held electrochemical sensorfor multicomponent detection in urine, Biosens. Bioelectron. 2021, 193, 113534.