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，PBS/醋酸缓冲液及滴眼液样品）、亚硝酸盐（NO2−，pH 5.0 醋酸缓冲液）
检测原理
该传感器以Mb为识别与催化元件。Mb的血红素中心在GNRs@SiO2/RTIL–sol-gel复合膜中保持天然构象，并与GCE发生直接电子转移，形成准可逆MbFe3+/Fe2+氧化还原峰。加入H2O2后，MbFe与H2O2反应生成Compound I，再经两步电子和质子还原再生MbFe，产生随H2O2浓度增大的阴极催化电流。NO2−在酸性介质中歧化产生NO，Mb催化其还原，使还原过电位降低约0.6 V，还原电流随NO2−浓度增加。RTIL提高离子导电和电子转移，sol-gel多孔网络促进底物扩散，GNRs@SiO2防止RTIL泄漏并稳定Mb。
检测灵敏度
H2O2: LOD: 0.12 μM（信噪比3）；线性范围: 0.2–180 μM；I (μA) = 0.115 + 0.022c (μM)；R = 0.997，n = 12；线性回归范围: 0.2–80 μM。NO2−: LOD: 0.02 mM（信噪比3）；线性范围: 0.04–5.0 mM；相关系数: 0.995，n = 11。
效应效果
该传感器对H2O2和NO2−表现良好。H2O2测定6次连续RSD 4.2%，6个电极RSD 9.7%；4 ℃保存3周后对10 μM H2O2响应保持92.6%（表2为93%/21 d）。葡萄糖、甘氨酸、抗坏血酸、柠檬酸、乙醇、乙酸对10 μM H2O2无明显干扰，电流比约0.931–1.02。滴眼液H2O2平均0.822 mM，接近KMnO4滴定0.8450 mM，RSD 7.8%。NO2−在−0.7 V下5 s达90%稳态，线性0.04–5.0 mM，LOD 0.02 mM，Kapp_m约10.5 mM。作者认为可用于生物医学与环境分析。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻碳电极（GCE），经氧化铝抛光和硝酸/乙醇/水超声清洗，作为电子转移动态基底
- 纳米材料修饰层：二氧化硅包覆金纳米棒（GNRs@SiO2），提供生物相容微环境、结合剂防止RTIL泄漏并促进Mb固定
- 识别元件：肌红蛋白（Mb），血红素蛋白，直接电子转移和电催化H2O2/NO2−
- 离子液体/导电介质：1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[bmim][BF4]，RTIL），提高复合膜离子导电性、促进电子转移和酶活性
- 溶胶-凝胶基质：四乙氧基硅烷（TEOS）/乙醇/NaOH/水形成的二氧化硅溶胶-凝胶（sol-gel），形成多孔网络固定Mb和RTIL，防止泄漏
中文摘要
本文构建了一种基于二氧化硅包覆金纳米棒（GNRs@SiO2）和亲水性室温离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[bmim][BF4]）的新型生物传感器，用于测定过氧化氢（H2O2）和亚硝酸盐。GNRs@SiO2不仅可作为结合剂阻止[bmim][BF4]从电极表面泄漏，还为肌红蛋白（Mb）的直接电化学提供有利微环境。在GNRs@SiO2–Mb/RTIL–溶胶-凝胶复合膜修饰的玻碳电极上，Mb与底层电极之间发生直接电子转移，得到一对定义良好、准可逆的氧化还原峰。该生物传感器对H2O2和亚硝酸盐表现出优异的电催化活性。H2O2测定线性范围为0.2–180 μM，基于信噪比3的检出限为0.12 μM。此外，该传感器还表现出高选择性、良好重现性和长期稳定性。因此，这种复合膜可为蛋白固定化和生物传感器制备提供理想基质。
英文摘要
A novel biosensor based on the silica-coated gold nanorods (GNRs@SiO(2)) and hydrophilic room temperature ionic liquid (RTIL) 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluroborate ([bmim][BF(4)]) was fabricated for the determination of hydrogen peroxide (H(2)O(2)) and nitrite. GNRs@SiO(2) can not only act as a binder to hinder [bmim][BF(4)] (RTIL) leaking from the electrode surface, but also provide a favorable microenvironment for direct electrochemistry of myoglobin (Mb). A pair of well-defined and quasi-reversible redox peaks of Mb was obtained at the GNRs@SiO(2)-Mb/RTIL-sol-gel composite film modified GCE (GNRs@SiO(2)-Mb/RTIL-sol-gel/GCE) through direct electron transfer between Mb and the underlying electrode. This biosensor showed an excellent electrocatalytic activity towards hydrogen peroxide and nitrite. The linear range for the determination of H(2)O(2) was from 0.2 to 180 microM with a detection limit of 0.12 microM based on the signal-to-noise ratio of 3. In addition, the biosensor also exhibited high selectivity, good reproducibility, and long-term stability. Therefore, this kind of composite film can provide an ideal matrix for protein immobilization and biosensor fabrication.