组成图示
点击图片查看大图 · 依据论文自动绘制
传感器类型
电化学生物传感器
检测对象
过氧化氢（hydrogen peroxide, H2O2）；样品基质：缓冲溶液（pH 4.0–10.0）
检测原理
该体系将 Hb 与 apoferritin 共修饰于 PG 电极表面。apoferritin 作为生物纳米材料改善 Hb 在电极界面的电子转移，使血红素 Fe(III)/Fe(II) 发生准可逆直接电化学响应。加入 H2O2 后，Hb 发挥过氧化物酶样催化作用，催化 H2O2 还原，使还原峰电流增大；电流增量与 H2O2 浓度在 1.0×10−5–4.0×10−3 M 范围内线性相关。apoferritin 还能稳定 Hb，使其在高 H2O2 浓度和宽 pH 条件下保持催化活性。该检测不依赖外加电子供体或核酸放大，而是基于直接电催化电流信号。
检测灵敏度
线性范围: 1.0×10−5 M–4.0×10−3 M；灵敏度斜率: 0.09781（线性方程 Y=6.533+0.09781×X，原文未注明单位）；R=0.9999
效应效果
该修饰电极在 pH 4.0–10.0 范围内均能保持稳定的 Hb 氧化还原响应，峰电流约 1.4 μA，表观电位随 pH 变化斜率为 −54.0 mV pH−1，接近理论值 −57.6 mV pH−1，提示一质子耦合单电子转移。对 H2O2 的电催化线性上限达 4.0×10−3 M，高于作者引用的先前 Hb 体系，说明 apoferritin 可在高 H2O2 不利条件下维持 Hb 催化活性。原文未报告选择性、重现性、实际样品回收率或与 ELISA/HPLC/qPCR 的对比。作者认为该体系可进一步开发为宽 pH 适用的 H2O2 生物传感器。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：热解石墨电极（PG），提供电子传导与电化学信号读出。
- 生物纳米材料修饰层：去铁蛋白（apoferritin），与 Hb 共修饰，促进 Hb 电子转移并稳定其催化活性。
- 生物识别/催化元件：血红蛋白（Hb），血红素 Fe(III)/Fe(II) 直接电化学响应并电催化 H2O2 还原。
- 信号标记物：无，直接以 Hb 电催化还原 H2O2 产生的电流作为信号。
- 封闭剂：无，原文未使用封闭剂。
- 电子供体：无，原文未添加电子供体。
中文摘要
本报告将去铁蛋白（apoferritin）作为稳定的生物纳米材料，与血红蛋白（Hb）共同修饰于热解石墨电极表面。借助去铁蛋白，Hb 在较宽 pH 范围内实现了快速的直接电子转移反应，表明去铁蛋白可改善血红素蛋白在电极界面的电子传递。此外，作为酶的 Hb 对过氧化氢（H2O2）反应表现出良好的电催化活性，还原峰电流与 H2O2 浓度在较宽范围内呈线性关系，且上限检测值较高，提示该体系可进一步开发为 H2O2 生物传感器。因此，本文探索了去铁蛋白的新性质：它既是 Hb 电子转移的促进剂，又是在不利条件下保持蛋白质催化能力的稳定剂。
英文摘要
In this report, apoferritin as a stable bionanomaterial was modified with hemoglobin on pyrolytic graphite electrode. Rapid electron transfer reactions of hemoglobin were achieved with the help of apoferritin in a large pH range. Moreover, hemoglobin as an enzyme exhibits fine electrocatalytic activity towards the reaction of hydrogen peroxide, and a wide concentration range of linear relationship between the reduction peak current and the concentration of hydrogen peroxide has been obtained with a higher upper detection limit, which may be further developed for a hydrogen peroxide biosensor. Therefore, a new property of apoferritin is explored, in which apoferritin works as a bionanomaterial to be an accelerant of the electron transfer of Hb and a stabilizer to retain the catalytic ability of the protein under mal-condition.