组成图示
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传感器类型
全细胞生物传感器
检测对象
铜离子（Cu(II)/Cu2+），水溶液（环境水样/模拟水样）
检测原理
该传感器以冻干黏红酵母细胞作为生物识别/富集元件。Cu(II) 在开路条件下与酵母细胞壁上的负电荷功能基团发生离子交换/生物吸附，并在 15 min 内预富集到碳糊电极表面，实现痕量铜的界面富集放大。随后将电极转入 0.05 M NaNO3 支持电解质中，用 CV 或 DPSV 扫描电位；富集的 Cu(II) 在约 300 mV（vs Ag/AgCl）处被还原，产生可重复的阴极峰。Cu(II) 浓度越高，电极表面富集量越大，阴极峰电流越大，从而建立定量关系。pH 5 时细胞壁结合位点质子化程度适中，既有利于 Cu(II) 结合又避免高 pH 沉淀，因此信号最佳。
检测灵敏度
线性范围: 1.0×10−7–1.0×10−5 M（0.0064–0.64 mg/L），响应时间 15 min；R^2 = 0.98
效应效果
该传感器在优化条件下（pH 5、0.05 M NaNO3、15 min 预富集、100 mV/s）响应快速、制备简单。抗干扰方面，Ni(II)、Zn(II)、Pb(II) 在 1.0×10−6–1.0×10−4 M 时，Zn(II) 影响较小，Ni(II) 高浓度使 Cu(II) 峰电流下降，但 Cu(II) 峰仍可分辨；混合基质低浓度干扰不影响，高浓度仅降低峰电流。与 Saccharomyces cerevisiae 安培/流动注射传感器（0.05–0.35 mg/L 或 5.0×10−4–2.0×10−3 M）及 Circinella sp. 溶出伏安传感器（30 min）相比，本方法线性范围 1.0×10−7–1.0×10−5 M、响应 15 min，作者认为其低成本、易制备、适合现场筛查。未报告 RSD 和实际样品回收率。
传感器的构成
- 工作电极基底：碳糊电极（CPE），由石墨粉（-300 mesh）与液体石蜡（paraffin liquid）组成，提供导电表面并容纳生物材料。
- 识别/生物吸附层：冻干黏红酵母细胞（lyophilized Rhodotorula mucilaginosa biomass），掺入碳糊中，利用细胞壁功能基团对 Cu(II) 进行亲和结合与预富集。
- 支持电解质：0.05 M NaNO3，作为伏安检测介质，提供离子导电环境并维持稳定背景。
- 参比电极：Ag/AgCl（饱和 KCl），提供稳定电位参考。
- 对电极：铂丝（Pt wire），完成三电极电化学回路。
- 信号读出装置：CH Instruments 660B 电化学分析仪，用于 CV 与 DPSV 测量。
中文摘要
本文首次报道以黏红酵母（Rhodotorula mucilaginosa）冻干细胞作为生物材料，构建基于碳糊电极的微生物生物传感器，用于测定铜离子。传感器制备时将冻干酵母细胞与石墨粉、液体石蜡混合成碳糊并压入电极体。检测时，Cu(II) 在开路条件下预富集于电极表面，随后采用循环伏安法（CV）和差分脉冲溶出伏安法（DPSV）进行电化学检测。研究优化了预富集溶液 pH、预富集时间、扫描速率以及干扰重金属离子的影响，结果表明在 pH 5、0.05 M NaNO3 支持电解质和 100 mV/s 扫描速率下获得最清晰的阴极峰。该传感器对 Cu(II) 的线性范围为 1.0×10−7–1.0×10−5 M（0.0064–0.64 mg/L），预富集时间为 15 min，相关系数 R2=0.98。其制备简便、成本低、响应快，显示相对于传统方法的优势。
英文摘要
It is the first report about the usage of Rhodotorula mucilaginosa as a biomaterial to construct a microbial biosensor based on carbon paste for determination of copper. Cu(II) was preconcentrated electrode surface at open circuit and then detected with electrochemical techniques, including Cyclic Voltammetry (CV) and Differential Pulse Stripping Voltammetry (DPSV). Some parameters such as pH of preconcentration solution, preconcentration time, scan rate and effect of interfering heavy metal ions were carried out for optimum responses. The best defined cathodic peak was obtained at pH 5 with 0.05 M NaNO(3) and a scan rate of 100 mV/s. The linear range for the developed microbial biosensor was found in the range of 1.0 x 10(-7) and 1.0 x 10(-5)M (0.0064 and 0.64 mg/L) at the response time of 15 min (R(2)=0.98). The easy fabrication, sensitivity, low cost and fast response time showed the advantages of the biosensor to conventional techniques.