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
克百威（carbofuran）、对硫磷（parathion，真实蔬菜加标样品）；样品基质：缓冲溶液、洋葱/生菜/卷心菜提取上清液
检测原理
该传感器采用 AChE 抑制法。AChE 固定于 PAMAM-Au/CNTs 多层膜上，在 0.1 M PBS（pH 7.4）中催化底物乙酰硫代胆碱（ATCh）水解为硫代胆碱（TCh）。TCh 在电极表面发生电氧化，产生与酶活性成正比的电流。当农药（如克百威）与 AChE 结合后，酶活性被抑制，TCh 生成减少，氧化电流下降。实验在 2.25 mM 饱和底物条件下进行，使电流变化主要反映酶-抑制剂相互作用，减少传质影响。农药浓度越高，酶残留活性越低，电流下降越大。PAMAM-Au 纳米粒子和 CNTs 提供导电通路，加速电子转移并维持酶构象，从而提高灵敏度。
检测灵敏度
LOD: 4.0×10−9M；线性范围: 4.8×10−9M–0.9×10−7M
效应效果
该传感器对克百威检测的相对标准偏差为 5.4（n=7）。室温下连续检测 10 次，4 °C PBS（pH 7.4）保存 1 周无明显活性下降，3 周后约损失 10% 活性。真实蔬菜样品中，洋葱、生菜和卷心菜加标 80 nM 对硫磷，分别测得 72、70 和 74 nM，结果比加标量低约 10%。作者认为其检出限优于低温共烧陶瓷微系统和 KMnO4–Na2SO3 化学发光流动注射法，具有用于环境有机磷农药现场检测的应用潜力。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻璃碳电极（GCE），作为工作电极提供导电基底
- 导电修饰层：多壁碳纳米管（CNTs），经 HNO3/H2SO4 超声处理并 NaOH 处理，提供高导电界面和酶固定化位点
- 纳米材料修饰层：PAMAM-Au 纳米复合粒子（PAMAM 包埋 AuNPs），正电荷静电吸附于 CNTs，改善电子转移并维持 AChE 活性
- 识别元件：乙酰胆碱酯酶（AChE），在 pH 8.0 下负电荷静电吸附，催化底物水解
- 底物/信号前体：乙酰硫代胆碱氯化物（ATChCl），被 AChE 水解生成可氧化的硫代胆碱（TCh）
- 检测介质：0.1 M PBS（pH 7.4），维持酶活性和电催化氧化条件
- 三电极体系：饱和甘汞电极（SCE）和铂丝对电极，完成电化学测量
中文摘要
本文报道了一种基于层层自组装（LbL）技术构建的乙酰胆碱酯酶（AChE）/聚酰胺胺树状大分子（PAMAM）-金纳米粒子（Au）/碳纳米管（CNTs）多层修饰电极，用于检测样品中的克百威。该纳米结构为 AChE 的固定化提供了有利微环境，并改善了修饰膜与电极表面之间的电催化特性和电子转移速率。PAMAM-Au 纳米粒子通过扫描电子显微镜（SEM）和紫外-可见光谱（UV–VIS）进行表征。作者优化了农药检测的实验条件，在 4.8×10−9 M 至 0.9×10−7 M 范围内对克百威浓度呈线性响应，检出限为 4.0×10−9 M。该生物传感器表现出高灵敏度、良好稳定性和重现性，具有实际应用前景。
英文摘要
In this paper, an acetylcholinesterase (AChE)/dendrimers polyamidoamine (PAMAM)-Au/Carbon nanotubes (CNTs) multilayer modified electrode based on LbL self-assembled technique was employed in the detection of carbofuran in samples. The configuration of the nanostructure on the electrode provided a favorable environment to the immobilization of AChE. The modified films also improved the electrocatalytic characteristics and electron transfer speed between the films and the surface of electrode. The PAMAM-Au nanoparticles were characterized by SEM and UV-VIS methods. A set of experimental conditions were also optimized for the detection of the pesticides. A linear response over carbofuran concentration in the range of 4.8x10(-9)M to 0.9x10(-7)M was exhibited with a detection limit of 4.0x10(-9)M. The biosensor showed high sensitivity, good stability and reproducibility with promising application.