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
马拉硫磷（Malathion）；样品基质：标准溶液、大蒜样品（garlic samples）
检测原理
传感器以AChE为识别元件，固定于MUA-AuNPs/Au界面。马拉硫磷进入样品后与AChE活性位点结合，发生可逆抑制，使酶催化活性下降。测量时加入底物ATCl，未被抑制的AChE催化ATCl水解生成硫代胆碱（thiocholine）。硫代胆碱在电极表面发生不可逆氧化，产生循环伏安氧化峰电流。无农药时酶活性高，产物生成多，峰电流大；农药浓度升高，酶被抑制程度增加，峰电流下降，抑制率随浓度变化。AuNPs作为导电纳米通路，降低MUA单分子层的电子转移阻抗，使酶促产物氧化信号增强且峰电位负移，酶催化反应提供信号放大。
检测灵敏度
LOD: 0.001 μg mL−1；线性范围: 0.001–0.1 μg mL−1 和 0.1–25 μg mL−1；斜率: 59.68 (%/μg mL−1) 和 2.40 (%/μg mL−1)；相关系数: 0.9990 和 0.9969
效应效果
该传感器在0.1和2.0 μg mL−1马拉硫磷条件下，六个不同电极的批间变异系数分别为2.4%和3.1%；同一电极对0.3 mM ATCl的批内RSD为2.0%。4 ℃干燥保存10天内响应无明显下降，保存30天后仍保持初始电流的90%。大蒜样品加标回收率为96.8%–104.7%，表明可用于实际样品直接分析。作者指出AChE对有机磷农药的选择性较低，但认为重金属等干扰因对AChE为可逆抑制而不干扰。方法简便、成本低，适用于马拉硫磷及农药总量分析，并为稳定酶电极设计提供新途径。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：金盘电极（Au disk electrode，1.0 mm），经SiC纸和0.05 μm氧化铝抛光及电化学预处理，提供导电基底与电子换能。
- 纳米材料修饰层：原位电沉积金纳米颗粒（AuNPs，HAuCl4·4H2O在+0.15 V沉积120 s，粒径约20–40 nm），粗糙化界面并提供导电通路。
- 自组装单分子层：11-巯基十二烷酸（MUA，1 mM组装3 h），形成致密SAM并暴露末端羧基。
- 化学活化层：EDC和NHS（0.2 M EDC、0.05 M NHS，30 min），活化羧基形成NHS酯用于共价固定。
- 识别元件：乙酰胆碱酯酶（AChE，100 mU），催化水解底物并作为农药抑制识别元件。
- 底物/信号前体：乙酰硫代胆碱氯化物（ATCl，0.3 mM），被AChE水解生成硫代胆碱。
- 检测介质：磷酸盐缓冲液（PBS，pH 7.0），维持酶活性与电化学测量环境。
中文摘要
本研究在金基底上原位电沉积合成金纳米颗粒（AuNPs），构建AuNPs修饰界面，以改善11-巯基十二烷酸（MUA）自组装单分子层（SAMs）的电子转移。利用1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺（EDC）和N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）活化表面羧基后，该界面具有良好的生物分子固定稳定性。通过接触角测量、循环伏安法和电化学阻抗谱对修饰过程进行表征。以乙酰胆碱酯酶（AChE）为模型固定于界面，酶对其底物表现出优良活性，形成稳定的AChE生物传感器。在最佳实验条件下，马拉硫磷对AChE生物传感器的抑制率与其浓度在0.001–0.1 μg mL−1和0.1–25 μg mL−1两个范围内呈线性关系，检出限为0.001 μg mL−1。该方法简便，重现性好，稳定性可接受，具有生物传感器设计应用潜力。
英文摘要
Gold nanoparticles (AuNPs) were synthesized in situ and electrodeposited onto Au substrate. The AuNPs modified interface facilitates electron transfer across self-assembled monolayers (SAMs) of 11-mercaptoundecanoic acid (MUA). After activation of surface carboxyl groups with 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide and N-hydroxysuccinimide, the interface displayed good stability for immobilization of biomolecules. These modification processes were characterized by contact angle measurement, cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectra. The immobilized acetylcholinesterase (AChE), as a model, showed excellent activity to its substrate, leading to a stable AChE biosensor. Under the optimal experimental conditions, the inhibition of malathion on AChE biosensor was proportional to its concentration in two ranges, from 0.001 to 0.1 microg mL(-1) and from 0.1 to 25 microg mL(-1), with detection limit of 0.001 microg mL(-1). The simple method showed good reproducibility and acceptable stability, which had potential application in biosensor design.