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
还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）、还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）、乙醇（ethanol）；样品基质为 100 mM 磷酸钾缓冲液（KPB，pH 7.5）水溶液，乙醇检测体系另含 ADH 与 NAD+ 辅因子。
检测原理
该传感器以 Fe2O3/CB 复合电极为工作电极，Fe2O3 作为 NAD(P)H 电催化剂，CB 作为电子导体。NADH/NADPH 扩散并吸附到电极表面后，在 +0.00 V（vs. Ag/AgCl）发生无介体直接电化学氧化。其机制符合 ECE 过程：NADH 先经不可逆单电子转移生成 NADH•+，随后去质子化形成 NAD•，再经第二次电子转移生成 NAD+；Fe2O3 在催化循环中被还原/再氧化。氧化产生的电子经 CB 传导至电极，形成与 NAD(P)H 浓度成正比的安培电流。乙醇检测时，ADH 以 NAD+ 为辅因子催化乙醇氧化为乙醛并生成 NADH，生成的 NADH 再被电极氧化，因此电流随乙醇浓度增加。
检测灵敏度
LOD: 10 μM (S/N = 3)；线性范围: 10 μM–1000 μM；灵敏度: 2.54 μA mM−1；R^2 = 0.993（NADH）；乙醇: 线性范围: 0 mM–1.5 mM；灵敏度: 0.94 μA mM−1 cm−2；R^2 = 0.999
效应效果
在 0.1 mM NADH 体系中，加入 0.1 mM 尿酸不改变安培响应；0.1 mM 抗坏血酸引起短暂正向电流升高，但迅速回落，作者指出可用抗坏血酸氧化酶消除。1 mM NADH 连续氧化 70 min 电流无衰减，表明未发生电极污染。操作稳定性方面，每天极化 1 h，7 天后响应下降 10%；4 ℃ 无极化储存 53 天后仍保持初始响应的 89%。NADPH 检测灵敏度低于 NADH 但性能良好。乙醇传感器在 0–1.5 mM 线性（R2=0.999），灵敏度 0.94 μA mM−1 cm−2，性能与现有乙醇传感器相当或略低，但优势是无介体、低过电位。
传感器的构成
- 电极体/换能器基底：3 mm 直径 Teflon electrode body（BAS），填充 Fe2O3/CB 复合层，作为工作电极；Pt 线圈为对电极，Ag/AgCl 为参比电极。
- 催化导电修饰层：Fe2O3/CB 复合电极（Fe2O3:CB = 10:1），Fe2O3 提供 NAD(P)H 电催化氧化位点，CB 提供电子传导。
- 粘结剂：PTFE 水分散液（10 mg mL−1），用于固定 Fe2O3 与 CB 颗粒。
- 识别元件（乙醇模式）：NAD+-dependent alcohol dehydrogenase（ADH，EC 1.1.1.1），催化乙醇氧化并生成 NADH。
- 辅因子/电子供体：NAD+（乙醇检测中接受氢生成 NADH）；NADH/NADPH 为直接检测时的电化学活性电子供体。
- 缓冲介质：100 mM potassium phosphate buffer（KPB，pH 7.5），维持 NAD(P)H 氧化与 ADH 反应环境。
中文摘要
本文报道了一种基于氧化铁/炭黑复合电极（Fe2O3/CB）的安培型生物传感器，用于检测还原型烟酰胺辅因子 NADH 和 NADPH。该电极通过 Fe2O3 对 NAD(P)H 的电催化氧化作用，在 +0.00 V（vs. Ag/AgCl）的低过电位下实现无介体直接氧化，显著降低了传统碳、金、铂电极所需的高过电位和背景电流。传感器制备简单，具有较高灵敏度、良好稳定性和较宽检测范围。对 NADH 的灵敏度为 2.54 μA mM−1，检出限（S/N=3）为 10 μM，线性范围为 10–1000 μM（R2=0.993），优于以往报道。Fe2O3/CB 电极在相同条件下也可氧化 NADPH，并可作为 NADPH 传感器使用。将该体系与脱氢酶反应耦合后，还可用于乙醇等底物的间接检测，表现出良好的传感性能。
英文摘要
An amperometric biosensor for the detection of the reduced nicotinamide cofactors NADH and NADPH was designed, based on the electrochemical oxidation of NAD(P)H with an iron oxide/carbon black composite (Fe(2)O(3)/CB) electrode. The electrode exhibited excellent performances in that it led to a substantial decrease in the overpotential of electrochemical NADH oxidation. Iron oxide plays a significant role as a catalyst for NADH oxidation and the reaction occurs at +0.00 V (vs. Ag/AgCl). The method of the sensor construction is very simple and the sensor performed well, giving high sensitivity, high stability, and a broad detection range. The sensitivity of this system is 2.54 microA mM(-1) and the limit of detection (S/N=3) is 10 microM. A linear range was observed between 10 microM and 1000 microM of NADH (R(2)=0.993), which is preferable to that of the previous studies. The Fe(2)O(3)/CB electrode also oxidizes NADPH under the same condition and can be applied as an NADPH sensor. Moreover, when the sensor system was integrated into a dehydrogenase-based sensor system, it also showed a good sensing performance.