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
二价汞离子（Hg(II)）；样品基质：磷酸盐缓冲液、加标人血浆
检测原理
脲酶固定于SPCE或AuNPs/SPCE表面，在pH 7磷酸盐缓冲液中催化尿素水解：urea + H2O → CO2 + NH3。在固定电位Eap=1.5 V下，酶反应产物在碳工作电极发生电化学反应，形成稳态安培电流I0。加入Hg(II)后，Hg(II)与脲酶活性中心氨基酸巯基结合，使酶构象或活性中心失活，尿素水解速率下降，可电活性产物减少，稳态电流I降低。以ΔI=I0−I作为响应，ΔI随Hg(II)浓度增加而增大，在相应范围内线性。AuNPs修饰改善电子传递和酶固定化，提高灵敏度。
检测灵敏度
LOD: (4.2 ± 0.2) × 10−6 M（urease/SPCE）；LOD: (5.6 ± 0.5) × 10−8 M（urease/AuNPs/SPE）；线性范围: 2 × 10−6 M 至 2 × 10−5 M（urease/SPCE）；线性范围: 6 × 10−9 M 至 6 × 10−8 M（urease/AuNPs/SPCEs）
效应效果
两种传感器重复性（同一电极连续5次校准斜率RSD）分别为5%（urease/SPCE）和6%（urease/AuNPs/SPCE）；重现性（不同电极5次回归斜率RSD）分别为3%和5%。干扰试验中，Zn(II)、Cu(II)、Cd(II)、Fe(III)、As(III)、Pb(II)、Cr(VI)无显著影响，仅Ag(I)浓度高于10−5 M时使尿素响应下降。urease/AuNPs/SPCE灵敏度优于先前安培脲酶传感器（文献LOD 3.2×10−7 M和7.4×10−6 M）。用于加标人血浆（1.0 μM Hg(II)）测定，结果0.99±0.02 μM，回收率99%，RSD 1%。作者认为该一次性传感器具有选择性、灵敏度和现场检测潜力。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：丝网印刷碳电极（SPCE），含碳工作电极、Ag/AgCl参比电极和碳辅助电极，提供电化学反应界面
- 纳米材料修饰层：金纳米粒子（AuNPs），由HAuCl4在0.5 M H2SO4中电化学沉积，提高电子传递与灵敏度
- 识别元件：脲酶（urease, EC 3.5.1.5），催化尿素水解，作为Hg(II)抑制型识别元件
- 固定化/交联剂：牛血清白蛋白（BSA）与戊二醛（GA），将脲酶交联固定于电极表面
- 清洗/封闭：0.1 mM甘氨酸磷酸缓冲液，洗去过量GA并封闭残余醛基
- 底物/信号介质：尿素（urea），加入检测液后由脲酶催化产生可电活性产物，形成安培电流
- 支持电解质：0.1 M磷酸盐缓冲液和KCl，维持pH与离子强度
中文摘要
本文报道了基于脲酶抑制作用的酶促安培法测定二价汞离子（Hg(II)）的生物传感器。以丝网印刷碳电极（SPCEs）及金纳米粒子修饰的丝网印刷碳电极（AuNPs/SPCEs）为基底，通过牛血清白蛋白（BSA）和戊二醛（GA）交联固定脲酶。脲酶催化尿素水解产生氨，在固定电位下产生安培电流；Hg(II) 与脲酶活性中心巯基结合，抑制酶活性，使电流降低。采用实验设计方法优化工作条件，获得最佳脲酶固定化条件。两种传感器重复性和重现性均低于 6% 残差标准偏差。Hg(II) 检出限分别为 4.2 × 10−6 M（urease/SPCE）和 5.6 × 10−8 M（urease/AuNPs/SPCE）。考察了外源离子干扰，并将方法应用于加标人血浆样品中 Hg(II) 的测定。
英文摘要
Enzymatic amperometric procedures for measurement of Hg (II), based on the inhibitive action of this metal on urease enzyme activity, were developed. Screen-printed carbon electrodes (SPCEs) and gold nanoparticles modified screen-printed carbon electrodes (AuNPs/SPCEs) were used as supports for the cross-linking inmobilization of the enzyme urease. The amperometric response of urea was affected by the presence of Hg (II) ions which caused a decreasing in the current intensity. The optimum working conditions were found using experimental design methodology. Under these conditions, repeatability and reproducibility for both types of biosensors were determined, reaching values below 6% in terms of residual standard deviation. The detection limit obtained for Hg (II) was 4.2x10(-6)M for urease/SPCE biosensor and 5.6x10(-8)M for urease/AuNPs/SPCE biosensor. Analysis of the possible effect of the presence of foreign ions in the solution was performed. The method was applied to determine levels of Hg (II) in spiked human plasma samples.