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）；样品基质：0.2 M PBS（pH 7.0）缓冲溶液
检测原理
Tb通过π-π作用非共价吸附于MWCNT，形成水溶性Tb-MWCNT纳米复合膜并涂覆于石墨电极。MWCNT提供导电网络，降低电子转移阻抗；Tb作为氧化还原介体，在HRP与电极间传递电子。壳聚糖将HRP固定于复合膜上，保持酶活性。在-0.4 V下，HRP催化H2O2还原，电子经Tb和MWCNT传递至石墨电极，产生还原电流。H2O2浓度升高时，酶促还原速率增加，电流随之增大；高浓度下呈Michaelis-Menten动力学。Tb与MWCNT协同实现无试剂放大。
检测灵敏度
LOD: 1.7 × 10−6 M (S/N = 3)；线性范围: 0–4 × 10−4 M (R = 0.990, n = 11)；灵敏度斜率: 56.8 μA mM−1；K′m: 0.16 mM
效应效果
传感器响应迅速，加入H2O2后8 s内达到95%稳态电流；对10 μM抗坏血酸和尿酸无干扰。重现性良好，对10 mM H2O2连续8次测量的RSD为2.8%；4 ℃空气保存3周后保留约80%初始灵敏度。与文献相比，线性上限0.4 mM高于0.34 mM、73 μM和19 μM；灵敏度56.8 μA mM−1高于49.0和2.45 μA mM−1；LOD 1.7×10−6 M低于4.0×10−6 M、1.03×10−5 M和3.4×10−6 M；K′m 0.16 mM接近0.12 mM且远小于23.85 mM和0.9 mM。作者认为该无试剂传感器制备简便、灵敏度高、稳定性好，适用于过氧化氢检测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：自制石墨电极（graphite electrode），经SiC纸和Al2O3抛光，作为工作电极。
- 纳米材料修饰层：Tb-MWCNT纳米复合膜（toluidine blue-multiwalled carbon nanotubes nanocomposite），由Tb非共价吸附于MWCNT形成，提供水溶性分散、导电通道和电子转移介体。
- 固定基质层：壳聚糖（chitosan，1 wt% in 0.1 M HCl，pH 5.0）与HRP混合涂覆，固定酶并维持生物活性。
- 识别元件：辣根过氧化物酶（HRP，horseradish peroxidase），催化过氧化氢还原。
- 电子介体：甲苯胺蓝（Tb，toluidine blue），在HRP与电极间传递电子。
- 支持电解质：0.2 M PBS（pH 7.0），充氮除氧，作为检测介质。
- 三电极体系：铂箔辅助电极、饱和甘汞电极（SCE）参考电极，配合CHI 660B电化学工作站读取安培电流。
中文摘要
本研究通过甲苯胺蓝（Tb）非共价吸附于多壁碳纳米管（MWCNT）制备了水分散性良好的纳米复合材料，用于建立辣根过氧化物酶（HRP）与电极之间的电子通信。该纳米复合材料可方便地涂覆于电极表面，并在壳聚糖辅助下将HRP固定于纳米结构上，形成无试剂过氧化氢安培生物传感器。紫外-可见光谱和电化学阻抗谱用于表征Tb在MWCNT上的吸附。Tb作为电子转移介体、MWCNT作为导电材料，二者协同显著增强了过氧化氢还原的酶促响应。该传感器对过氧化氢响应迅速，检出限为1.7×10−6 M，线性范围可达4×10−4 M，且不受抗坏血酸和尿酸干扰。固定化HRP的表观米氏常数K′m为0.16 mM。
英文摘要
A kind of nanocomposites with good dispersion in water was prepared through noncovalent adsorption of toluidine blue (Tb) on multiwalled carbon nanotubes (MWCNT) for electric communication between horseradish peroxidase (HRP) and electrode. The nanocomposites could be conveniently cast on electrode surface. With the aid of chitosan, HRP was then immobilized on the nanostructure to form a reagentless amperometric sensor for hydrogen peroxide. UV-vis spectroscopy and electrochemical impedance spectroscopy were used to characterize the adsorption of Tb on MWCNT. The presence of both Tb as mediator of electron transfer and MWCNT as conductor enhanced greatly the enzymatic response to the reduction of hydrogen peroxide. The novel biosensor exhibited fast response towards hydrogen peroxide with a detection limit of 1.7x10(-6)M and the linear range extended up to 4x10(-4)M without the interference of ascorbic acid and uric acid. The Michaelis-Menten constant (K'(m)) of the immobilized HRP was evaluated to be 0.16mM.