组成图示
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传感器类型
电化学生物传感器
检测对象
一氧化氮（NO）；样品基质：0.1 M磷酸盐缓冲液（pH 7.0）及大鼠肝/肝线粒体生物样品。
检测原理
水溶性CEC在GCE表面成膜并物理包埋Hb，使Hb血红素中心保持天然构象并与电极发生直接电子转移。循环伏安中Hb Fe(III)/Fe(II)在约−0.369 V（vs. SCE）出现准可逆峰。检测时，NO从溶液扩散进入CEC–Hb膜，与Hb血红素中心作用并被电催化还原；在−0.80 V恒电位下，催化还原产生稳态安培电流。NO浓度较低时电流随浓度线性增加，较高浓度时因Hb–NO结合饱和呈现Michaelis–Menten动力学特征，表观Michaelis–Menten常数约75.39 μmol/L。该过程无需外加电子媒介体，信号直接由Hb介导的NO还原电流读出。
检测灵敏度
LOD: 2.0 × 10−8 mol/L；线性范围: 1.12 × 10−6–4.72 × 10−5 mol/L 和 4.72 × 10−5–1.26 × 10−4 mol/L（摘要报告为1.1 × 10−6–1.3 × 10−4 mol/L）；灵敏度斜率: 0.025 μA/μmol L−1 和 0.016 μA/μmol L−1；R = 0.999 和 R = 0.996
效应效果
该传感器对NO检测具有良好选择性：在2.0×10−6 mol/L NO存在下，1.0×10−5 mol/L多巴胺、4.0×10−4 mol/L葡萄糖、1.0×10−4 mol/L亚硝酸盐和5.0×10−4 mol/L L-精氨酸均不产生超过5%误差的干扰。稳定性方面，电极4 ℃暴露空气10天后电流响应下降小于12%。重现性良好，同一电极对4.5×10−6和1.2×10−6 mol/L NO的10次检测RSD分别为2.1%和3.6%，7个不同电极RSD为6.8%。实际样品中，向大鼠肝/肝线粒体样品加入0.8 mmol/L L-精氨酸后，传感器检测到约1.3–2.5 μmol/L NO释放。作者认为该无媒介体CEC–Hb/GCE平台可用于NO动力学研究及未来体内NO检测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻碳电极（GCE），经氧化铝抛光，提供电子转移界面。
- 修饰/固定层：水溶性氰乙基纤维素（CEC）膜，由2 mg/mL CEC水溶液与5 mg/mL Hb溶液1:1混合后滴涂8 μL干燥形成，包埋Hb。
- 识别/催化元件：牛血红蛋白（Hb），血红素Fe(III)/Fe(II)直接电子转移并电催化NO还原。
- 工作电极：CEC–Hb/GCE复合电极，在0.1 M磷酸盐缓冲液（pH 7.0）中工作，无需电子媒介体。
中文摘要
本文报道了一种以水溶性氰乙基纤维素（CEC）为固定基质的血红蛋白（Hb）直接电化学生物传感器。CEC在NaOH/尿素水溶液中均相合成，用作包埋蛋白和酶的基质。以Hb为模板制备CEC–Hb仿生膜，使Hb在玻碳电极（GCE）表面实现直接电化学。紫外–可见光谱、扫描电镜和电化学阻抗谱表征表明，CEC膜可稳定Hb并保留其天然构象。循环伏安法在约−0.369 V（vs. SCE）处观察到Hb血红素Fe(III)/Fe(II)准可逆氧化还原峰。CEC–Hb膜对一氧化氮（NO）的还原表现出良好电催化活性，生物传感器的安培响应与NO浓度在1.1×10−6至1.3×10−4 mol/L范围内呈线性关系。该传感器具有高灵敏度、良好重现性和长期稳定性，并被用于监测生物样品中NO的释放。
英文摘要
A water-soluble cyanoethyl cellulose (CEC), homogeneously synthesized in NaOH/urea aqueous solution, was used as an immobilization matrix to entrap proteins and enzymes. Then hemoglobin (Hb) was used as a template to fabricate CEC-Hb biomimetic membranes in which the Hb showed direct electrochemistry on a glass carbon electrode (GCE). The characterizations of CEC-Hb film were demonstrated by ultraviolet-visible (UV-vis) spectra, scanning electron microscopy (SEM), and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The electrochemical behaviors of Hb in CEC film have been investigated and a pair of well-defined and quasi-reversible cyclic voltammetric peaks for the protein heme Fe(III)/Fe(II) redox couples was observed at about -0.369 V (vs. SCE). The CEC-Hb film exhibited a good electrocatalytic activity for the reduction of nitric oxide (NO). The amperometric response of the biosensor varied linearly with the NO concentration ranging from 1.1x10(-6) to 1.3x10(-4) mol L(-1). Moreover, the studied biosensor exhibited high sensibility, good reproducibility, and long-term stability. Finally, this method has applied to monitoring the NO release from biologic samples.