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
L-苹果酸（L-malic acid）、酚（phenol）、4-叔辛基酚（4-t-octylphenol）、4-壬基酚（4-n-nonylphenol）；样品基质为缓冲溶液（苹果酸体系为 0.1 M 焦磷酸盐 pH 8 含 NAD+，酚体系为 0.05 M 磷酸盐 pH 7.4 含 H2O2）
检测原理
该传感器为安培型电化学生物传感器。L-苹果酸体系中，MDH 催化 L-苹果酸与 NAD+ 反应生成 NADH；NADH 扩散至 SWNT/MB 界面，被 MB 氧化态介导氧化，MB 还原态在电极表面再氧化，电子经 SWNT 传递至 GC 电极，在 −50 mV 下产生阳极电流，电流随苹果酸浓度升高而增大。酚体系中，HRP 催化酚类氧化并消耗 H2O2；PB 作为电子介体促进 H2O2 在 SWNT/PB 界面的还原，电子经 SWNT 传递至印刷电极，产生阴极电流，电流随酚浓度升高而增大。SWNT 提供高导电通道，MB/PB 降低反应过电位，二者协同提高灵敏度。
检测灵敏度
L-苹果酸：LOD: 3 μM；线性范围: 0.034–1.35 mM；灵敏度: 868±28 nA/mM；比灵敏度: 12.41±0.4 mA/M·cm2。酚：LOD: 0.25 μM；线性范围: 0.005–0.086 mM；灵敏度: 282±2 mA·M−1 cm−2。4-叔辛基酚：LOD: 1.51 μM；线性范围: 0.005–0.15 mM；灵敏度: 9.5±1.1 mA·M−1 cm−2。4-壬基酚：LOD: 0.48 μM；线性范围: 0.005–0.18 mM；灵敏度: 10.46±0.51 mA·M−1 cm−2。NADH：LOD: 0.4 μM；线性范围: 0.02–2.54 mM；灵敏度: 107.1±1.1 mA·M−1 cm−2；R^2 = 0.9962。H2O2：LOD: 0.4 μM；线性范围: 0.01–1.75 mM；灵敏度: 129.4±3.6 mA·M−1 cm−2；R^2 = 0.9952。
效应效果
传感器表现出良好稳定性与重现性。NADH 传感器连续 15 次测定 0.05 mM NADH 后保留 94% 初始响应；H2O2 传感器 SWNT/PB 20 次测定平均电流 2517±137 nA，RSD 5.5%，优于 SWNT 的 18.8%。MDH 用 Nafion 固定后 10 次重复测定保留 95%，两周长期稳定性下降 12%。HRP 用溶胶-凝胶固定后 15 次测定平均 167±11 nA，RSD 6.8%；酚响应时间 6 s。4-叔辛基酚和 4-壬基酚测定 RSD 分别为 5% 和 20.3%。其检出限与 HPLC-DAD 相当：4-叔辛基酚 1.51 μM 对 0.19 μM，4-壬基酚 0.48 μM 对 0.27 μM。低电位工作有助于提高选择性，作者认为可用于苹果酸和烷基酚快速检测。
传感器的构成
- 基底电极：玻璃碳电极（GC）用于 NADH/L-苹果酸传感器；石墨印刷电极用于 H2O2/酚传感器，作为电子换能基底。
- 纳米材料修饰层：单壁碳纳米管（SWNT）与 Meldola Blue（MB）或 Prussian Blue（PB）形成 SWNT/MB 或 SWNT/PB 纳米复合层，增强电子传递并介导 NADH 氧化或 H2O2 还原。
- 识别元件：苹果酸脱氢酶（MDH）固定于 SWNT/MB 层，催化 L-苹果酸氧化并生成 NADH；辣根过氧化物酶（HRP）固定于 SWNT/PB 层，催化酚类氧化并消耗 H2O2。
- 固定化/稳定层：Nafion 膜用于 MDH 固定与稳定催化层；溶胶-凝胶（TMOS/MTMOS/PEG600）用于 HRP 固定，提高操作稳定性。
- 辅因子/底物：NAD+ 作为 MDH 反应辅因子；H2O2 作为 HRP 反应底物与信号中间体。
- 信号介体：Meldola Blue（MB）介导 NADH 氧化；Prussian Blue（PB）介导 H2O2 还原，将酶反应转化为安培电流。
中文摘要
本文报道了基于单壁碳纳米管（SWNT）与氧化还原介体复合修饰电极的高灵敏、低成本 NADH 和 H2O2 传感器，并用于构建酶生物传感器。电极活性表面分别用 Meldola Blue（MB）修饰 SWNT 用于 NADH 检测，用 Prussian Blue（PB）修饰 SWNT 用于 H2O2 检测。在相对于 Ag/AgCl 参考电极的 −50 mV 低电位下，纳米复合材料对 NADH 和 H2O2 检测表现出协同效应。作者利用介体功能化 SWNT 电极和两类酶——NAD+ 依赖脱氢酶与过氧化物酶，分别开发了 L-苹果酸和烷基酚生物传感器。酶固定化采用物理吸附、Nafion 膜、溶胶-凝胶和戊二醛等方法，以寻找最佳操作稳定性构型。其中 Nafion 膜固定酶的 L-苹果酸生物传感器灵敏度约为 12.41 mA/M·cm2，高于其他已报道传感器。酚、4-叔辛基酚和 4-壬基酚作为 HRP 生物传感器的标准化合物，实现了快速响应，且检出限与 HPLC 方法相当。
英文摘要
Very sensitive, low cost and reliable NADH and H(2)O(2) sensors were realised and used for development of enzyme based biosensors. The active surface of the electrodes was modified with a nanocomposite obtained by modification of SWNT with a proper mediator: Meldola Blue (for NADH) and Prussian Blue (for H(2)O(2)). Low applied potential of -50 mV vs. Ag/AgCl reference electrode proved the synergistic effect of nanocomposite materials towards NADH and H(2)O(2) detection. Biosensors for malic acid and alkylphenols have been developed, using mediator-functionalized-SWNT-based electrodes and two different classes of enzymes: NAD(+)-dependent dehydrogenases and peroxidases. Immobilization of the enzymes was realised using a series of different procedures - adsorption, Nafion membrane, sol-gel and glutaraldehyde, in order to find the best configuration for a good operational stability. A higher sensitivity comparing with other reported biosensors of about 12.41 mA/M.cm(2) was obtained for l-malic acid biosensor with enzyme immobilised in Nafion membrane. Phenol, 4-t-octylphenol and 4-n-nonylphenol were used as standard compounds for HRP based biosensor. Fast biosensor response and comparable detection limit with HPLC methods were achieved.