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
多巴胺（dopamine, DA）；样品基质：50 mM 磷酸盐缓冲液（pH 6.5，含抗坏血酸干扰）
检测原理
该传感器以三维 SWNTs–Ppy 复合层作为无基底导电电极，SWNTs 提供导电骨架，Ppy 厚包覆形成多孔结构，增强传质和电子转移。功能化 SWNTs 表面通过 EDC 共价固定酪氨酸酶，作为识别元件。多巴胺进入电极孔道后，被酪氨酸酶催化氧化为多巴醌，反应释放的电子经 SWNTs–Ppy 导电网络直接传递至电极表面。在 346 mV 恒电位下，安培电流随多巴胺浓度增加而增大，5–50 μM 范围内呈线性。抗坏血酸虽可在约 143 mV 氧化，但在 346 mV 下无酶催化响应，因此不产生干扰电流。该体系无需外加电子介质，依靠大比表面积和直接电子传递实现高灵敏度。
检测灵敏度
LOD: 5 μM；线性范围: 5–50 μM；灵敏度: 467 mA/M cm2；R^2 = 0.998
效应效果
该电极在 40 μM 抗坏血酸存在下对多巴胺仍保持选择性，抗坏血酸浓度约为初始多巴胺（5 μM）的 8 倍，但未产生安培响应。响应时间小于 5 s，线性范围为 5–50 μM，灵敏度为 467 mA/M cm2，检出限为 5 μM，相关系数 R2=0.998。对 20 μM 多巴胺进行 5 次重复测量，相对标准偏差约为 2.5%，重现性良好。与表 3 中先前报道的酪氨酸酶多巴胺传感器相比，该电极灵敏度和检出限更优。作者认为该复合电极可用于神经组织或多巴胺相关疾病（如帕金森病）的电化学诊断，但文中未报告实际生物样品加标回收率或长期稳定性数据。
传感器的构成
- 导电复合基底：单壁碳纳米管(SWNTs)与化学聚合聚吡咯(Ppy)形成的三维多孔复合层，作为无独立基底的电极本体，提供高比表面积、导电通道和传质孔道。
- 纳米材料修饰层：SWNTs 表面经 1-芘丁酸(1-pyrenebutyric acid)非共价引入羧基，形成可共价偶联酶的官能化界面。
- 聚合交联剂：高氯酸锂(LiClO4)作为化学聚合氧化剂，使吡咯单体聚合包覆 SWNTs 并形成三维复合结构。
- 识别元件：酪氨酸酶(tyrosinase, E.C.1.14.18.1)通过 EDC 共价固定于功能化 SWNTs，催化多巴胺氧化。
- 信号标记物：无外源标记物；酶催化多巴胺氧化产生的电子直接经 SWNTs–Ppy 复合层传递至电极。
- 工作介质：50 mM 磷酸盐缓冲液(pH 6.5)，提供酶催化反应环境并维持 pH。
中文摘要
本文报道了一种新型三维单壁碳纳米管（SWNTs）–聚吡咯（Ppy）复合电极。该电极以高氯酸锂（LiClO4）为氧化剂，通过化学聚合将吡咯单体包覆于 SWNTs 表面，形成无需独立基底的三维多孔导电复合层。扫描电镜（SEM）显示 SWNTs 被厚 Ppy 包覆，表面存在大量孔洞和缝隙，有利于传质；循环伏安（CV）测试表明，在 1 mM [Fe(CN)6]3−/4− 体系中，其峰电流约为玻璃碳电极（GCE）的 100 倍，比表面积约为 30 m2/g，扩散系数为 4.81×10−6 cm2/s。进一步将酪氨酸酶（tyrosinase）共价固定于功能化 SWNTs 上，制备酪氨酸酶–SWNTs–Ppy 复合电极，用于在抗坏血酸存在下安培检测多巴胺。该电极表现出高灵敏度（467 mA/M cm2）和较低检出限（5 μM），优于此前报道。
英文摘要
A novel 3-dimensional single wall carbon nanotubes (SWNTs)-polypyrrole (Ppy) composite was prepared as an electrode by chemically polymerizing polypyrrole onto SWNTs using a LiClO(4) oxidant. This composite electrode was characterized by scanning electron microscopy (SEM) and cyclic voltammetry with 1 mM [Fe(CN)(6)](-3)/[Fe(CN)(6)](-4). The SWNTs were thickly coated with chemically polymerized polypyrrole and the composite had many surface pores and crevices which could enhance mass transfer. The SWNTs-Ppy composite electrode showed a large specific surface area (30 m(2)/g) and a good reproducible current response, at about 100 times the peak current of a glassy carbon electrode (GCE). The diffusion coefficient was calculated to be 4.81x10(-6) cm(2)/s. As a biosensor application, tyrosinase was immobilized on the functionalized SWNTs and tyrosinase-SWNTs-Ppy composite was prepared in the same manner. This tyrosinase-SWNT-Ppy composite electrode was used for amperometric detection of dopamine in the presence of ascorbic acid and showed high sensitivity (467 mA/M cm(2)) and lower detection limit (5 microM) compared to previous reports.