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
过氧化氢（H2O2）；样品基质：磷酸盐缓冲液（PBS, pH 7.4）
检测原理
该传感器以 HRP 作为识别/催化元件，HRP 通过 EDC/NHS 偶联固定在石墨烯-PLL 上。当 H2O2 扩散到电极界面时，被 HRP 催化还原，电子经石墨烯的高导电网络和金电极传递，在 -0.3 V 工作电位下产生还原电流。石墨烯-PLL 提供高比表面积和大量氨基，使 HRP 负载量高于无石墨烯对照，同时促进电子转移，因此电流信号随 H2O2 浓度增加而增大，并在 0.5–10 mM 范围内线性响应。该过程属于酶催化放大，而非核酸扩增或纳米酶沉积。
检测灵敏度
线性范围: 0.5 mM–10 mM；R = 0.998；灵敏度: 17.91 μA mM^-1 cm^-2（对照: 5.59 μA mM^-1 cm^-2）
效应效果
作者未报告选择性、抗干扰、重现性、实际样品回收率及与 ELISA/HPLC/qPCR 的对比。0.5 mg/mL 石墨烯-PLL 水溶液可稳定存放数月无沉淀。Au/MPA/graphene-PLL/HRP 电极的 H2O2 还原电流在 -0.3 V 比 Au/MPA/PLL/HRP 对照高 2.7 倍，起始电位更正，灵敏度为 17.91 μA mM^-1 cm^-2，高于对照 5.59 μA mM^-1 cm^-2；0.5–10 mM 线性良好，R=0.998。Trinder 反应 505 nm 吸收证实 HRP 活性。作者认为该水溶性、生物相容的石墨烯-PLL 可用于 H2O2 放大检测及生物分子固定。
传感器的构成
- 基底电极：金电极（Au, d=2 mm），抛光后作为工作电极与电子传导基底
- 锚定修饰层：3-巯基丙酸（MPA）自组装层，提供羧基用于 EDC/NHS 偶联
- 纳米复合修饰层：聚-L-赖氨酸功能化石墨烯（graphene-PLL），共价接枝 PLL 的石墨烯，提供导电通道、高比表面积和大量游离氨基
- 偶联连接层：EDC/NHS 体系，将 MPA 羧基与 graphene-PLL 氨基、graphene-PLL 氨基与 HRP 形成酰胺键
- 识别/催化元件：辣根过氧化物酶（HRP），催化 H2O2 还原并产生电化学信号
中文摘要
本文在碱性条件下，利用石墨烯氧化物表面环氧基与聚-L-赖氨酸（PLL）氨基反应，并经硼氢化钠还原，首次合成共价接枝 PLL 的水溶性石墨烯。UV-vis、FTIR、XPS、EDX 和 AFM 结果表明，石墨烯氧化物被还原为石墨烯，PLL 通过酰胺键共价接枝并保留大量游离氨基，所得 0.5 mg/mL 水溶液可稳定存放数月。石墨烯作为连接平台聚集 PLL 活性氨基，形成生物相容界面，便于进一步固定生物活性分子。以过氧化氢检测为例，将辣根过氧化物酶（HRP）经 EDC/NHS 偶联到 MPA 修饰金电极上的石墨烯-PLL 层，构建 Au/MPA/graphene-PLL/HRP 电极。循环伏安显示 HRP 负载量增加，H2O2 还原电流较无石墨烯对照高 2.7 倍且起始电位更正，说明石墨烯促进电子转移并放大信号。
英文摘要
Graphene sheets functionalized covalently with biocompatible poly-l-lysine (PLL) were first synthesized in an alkaline solution. PLL-functionalized graphene is water-soluble and biocompatible, which makes it a novel material promising for biological applications. Graphene sheets played an important role as connectors to assemble these active amino groups of poly-l-lysine, which provided a very biocompatible environment for further functionalization, such as attaching bioactive molecules. As an example, an amplified biosensor toward H(2)O(2) based on linking peroxidase onto PLL-functionalized graphene was investigated.