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（hydrogen peroxide, H2O2），样品基质为磷酸盐缓冲溶液
检测原理
HRP 通过非共价作用吸附于 SWNT 表面，形成 SWNT-HRP 共轭物，并在高于蛋白质等电点的 pH 下带负电，作为唯一阴离子掺杂剂参与吡咯电聚合，被嵌入 PPy 膜中。检测时，H2O2 扩散进入开放多孔的 PPy/SWNT-HRP 膜，到达 HRP 活性中心并被催化还原；电子经 SWNT 桥接直接传递至 GCE，产生还原电流。PPy 经过氧化物化后对 H2O2 的干扰降低，使信号主要来自酶催化反应。SWNT 提高电子传递速率、酶负载量和膜孔隙率，降低传质限制，因此电流随 H2O2 浓度升高而增强。
检测灵敏度
未报告 LOD、线性范围、灵敏度斜率或相关系数。
效应效果
论文未报告选择性、抗干扰、重现性、实际样品回收率或与 ELISA/HPLC/qPCR 的定量对比。传感性能以 5 mM H2O2 的流体伏安响应评价：在 -0.3 V 下，PPy/SWCNT-HRP 修饰电极的电流较 PPy/Cl−/HRP 对照提高超过 5 倍。作者将增强归因于 SWNT 促进 PPy 基体内电子传递、酶活性位点经 SWNT 直接电子传递、开放网状多孔结构降低传质限制以及 HRP 负载量增加。材料方面，SWNT-BSA 共轭物室温稳定超过 2 周，且 SWNT 蛋白共轭物可替代其他蛋白用于其他生物传感器或生物燃料电池。
传感器的构成
- 工作电极：抛光玻璃碳电极（GCE），提供导电基底与电子转递界面。
- 导电聚合物修饰层：聚吡咯（PPy）薄膜，经循环伏安电聚合形成，作为酶固定化基质。
- 纳米材料掺杂层：单壁碳纳米管（SWNT），作为阴离子掺杂剂嵌入 PPy，提供导电通道。
- 识别/催化元件：辣根过氧化物酶（HRP），非共价吸附于 SWNT 表面，催化 H2O2 还原。
- 电子传递桥：单壁碳纳米管（SWNT），连接 HRP 活性位点与 GCE，促进直接电子传递。
中文摘要
本文报道了一种制备生物功能化可溶性单壁碳纳米管（SWNTs）的简便方法。利用牛血清白蛋白（BSA）、细胞色素c（Cytc）和辣根过氧化物酶（HRP）等蛋白质，在超声辅助下将低官能度 SWNTs 分散于水中；未结合蛋白经柱层析去除，所得 SWNT-蛋白质共轭物在高于蛋白质等电点的 pH 条件下带负电，作为唯一阴离子掺杂剂用于吡咯的电化学聚合，形成聚吡咯（PPy）/SWNT-蛋白质纳米复合材料。表征显示，含 SWNT-蛋白质掺杂剂的 PPy 膜呈三维纤维状、具有相互贯通的开放孔隙，而氯离子掺杂 PPy 膜则光滑、呈花椰菜状。以 PPy/SWCNT-HRP 纳米复合材料修饰电极检测过氧化氢（H2O2）时，传感性能较传统包埋酶膜增强，表明该策略可用于其他生物传感器和生物燃料电池。
英文摘要
A simple method for preparing bio-functionalized soluble single-walled carbon nanotubes (SWNTs) is described. Different proteins such as bovine serum albumin (BSA), cytochrome c and horseradish peroxidase (HRP) were used to solubilize low functionality SWNTs in water aided by sonication. The unbound proteins were removed by column chromatography and the SWNT-protein conjugate was used as the sole anionic dopant in electropolymerization of polypyrrole from polymerization solution at pH above the isoelectric point of the protein to provide a negative charge. The morphology of the polypyrrole with SWNT-protein dopant was found to be three-dimensional and fibrous with wide open interlocking pores in contrast to smooth and cauliflower-like for chloride doped polypyrrole. Enhanced sensor performance was demonstrated for hydrogen peroxide detection on polypyrrole/SWCNT-HRP nanocomposites modified electrode. Such nanocomposites can be potentially applied for other biosensor and bio-fuel cell applications.