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
酚（phenol）、邻苯二酚（catechol）、对甲酚（p-cresol）、咖啡酸（caffeic acid）、绿原酸（chlorogenic acid）、邻甲酚（o-cresol，无响应）；样品基质为磷酸盐缓冲液及实际河水/工业废水附近水样。
检测原理
酚类底物从溶液扩散进入氧化铝溶胶-凝胶多孔膜，与固定化酪氨酸酶接触。在氧气存在下，酪氨酸酶催化酚类发生氧化/羟基化反应，生成邻醌（o-quinone）等醌类产物。该产物在 -300 mV vs Ag/AgCl 的工作电极表面被还原，电子经导电的 Sonogel-Carbon 基底传递，形成稳态安培电流。电流大小取决于酶催化速率和底物向酶活性位点的传质速率；在低浓度范围内，电流随酚类浓度增加而线性增大。氧化铝溶胶-凝胶提供高酶负载、低传质阻力和生物相容微环境，因此传感器响应快且稳定。
检测灵敏度
LOD: 3 × 10−7 M；线性范围: 5 × 10−7–3 × 10−5 M；灵敏度: 32 nA/μM；Ra = 0.999
效应效果
传感器对不同酚类响应顺序为邻苯二酚>酚>对甲酚>咖啡酸>绿原酸，邻甲酚无信号，显示一定选择性。氧化铝溶胶-凝胶比 PVA-AWP 和二氧化钛溶胶-凝胶具有更低检出限和更高稳定性。连续 100 次测量后保留 80% 初始活性，膜在溶液中不溶胀；10 次重复测量 5 μM 邻苯二酚的 RSD 为 1.48%。实际 Martil 河水样采用标准加入法测定邻苯二酚，S1 为 10−7 M（RSD 1.4%，n=6），S2 为 5×10−7 M（RSD 1.8%，n=8）。作者认为溶胶-凝胶羟基与酶形成氢键，可保护酶免受汞及某些农药抑制，适用于现场酚类监测并可联用分离技术。
传感器的构成
- 换能器/工作电极：Sonogel-Carbon 电极（超声凝胶碳/石墨复合材料，导电基底与电子转导）
- 修饰/固定化层：氧化铝溶胶-凝胶（Al2O3 sol–gel，γ-AlOOH boehmite sol，包埋酶并提供多孔微环境）
- 识别/催化元件：蘑菇酪氨酸酶（tyrosinase, EC 1.14.18.1，催化酚类氧化）
- 底物/电子供体：酚类（phenol 等，被酶氧化并参与电子传递）
- 氧化剂：O2（参与酪氨酸酶催化反应，生成 H2O）
- 信号产物：邻醌（o-quinone，酶催化产物，在电极表面还原产生电流）
- 参比电极：Ag/AgCl（3 M KCl，电位参考）
- 辅助电极：铂丝（platinum wire，完成三电极体系）
中文摘要
本文报道了一种基于 Sonogel-Carbon 换能器和氧化铝溶胶-凝胶固定化酪氨酸酶的酚类电化学生物传感器。电极通过高能超声直接作用于前驱体原位制备，形成致密、多孔、导电的碳复合基底。氧化铝溶胶-凝胶为包埋的酪氨酸酶提供微环境，保持其天然构象与催化活性，并对底物具有较低传质阻力。酚类在酪氨酸酶催化下被氧化生成可检测产物，在 -300 mV vs Ag/AgCl 电位下通过安培法测定。由于溶胶-凝胶基质多孔且酶负载量高，传感器对酚响应迅速。对酚的线性范围为 5×10^-7 至 3×10^-5 mol/L，检出限为 3×10^-7 mol/L。还评价了传感器稳定性。
英文摘要
A new biosensor for detection of phenols, based on tyrosinase immobilization with alumina sol-gel on Sonogel-Carbon transducer, has been developed. The electrode was prepared using high energy ultrasounds directly applied to the precursors. The alumina sol-gel provided a microenvironment for retaining the native structure and activity of the entrapped enzyme and a very low mass transport barrier to the enzyme substrates. Phenols are oxidized by tyrosinase biosensor to form a detectable product, which was determined at -300 mV vs. Ag/AgCl reference electrode. For phenol, the sensor exhibited a fast response which resulted from the porous structure and high enzyme loading of the sol-gel matrix. The linear range was from 5 x 10(-7)M to 3 x 10(-5)M, with a detection limit of 3 x 10(-7)M. The stability of the biosensor was also evaluated.