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
邻苯二酚（catechol）；样品基质：B–R缓冲液（pH 6.5），文中以废水排放浓度范围评估实际应用
检测原理
该传感器采用安培法检测邻苯二酚。固定于PANI膜中的PPO催化邻苯二酚与氧气反应生成邻醌；在50 mV施加电位下，邻醌在PANI/Pt界面被还原，电子经PANI导电网络传递至Pt电极，形成与邻苯二酚浓度相关的还原电流。EMIES掺杂使PANI在高pH下仍保持较高导电性与孔隙率，有利于酶负载、底物扩散和电子转移。低浓度时响应电流随浓度线性增加，高浓度时酶反应趋于零级饱和。
检测灵敏度
线性范围: 1.25–150 μmol dm−3；Imax: 0.62 μA；k′m: 146 μmol dm−3；Ea: 31.1 kJ mol−1；RSD: 3.1%
效应效果
传感器在40 μmol dm−3邻苯二酚中25次连续测定RSD为3.1%，120天后保留初始活性的75%，240天后仍保持良好性能。选择性方面，4.0 mmol dm−3抗坏血酸、4.0 mmol dm−3多巴胺、40 mmol dm−3 Cu2+和40 mmol dm−3 [Fe(CN)6]3−均无明显干扰（RSD<3.0%）。最佳pH约6.5，最佳温度40 ℃，工作电位50 mV。k′m低于游离PPO的280 μmol dm−3，表明固定化后酶与底物亲和力增强。与溶胶-凝胶、纳米CaCO3、导电聚合物等PPO传感器及HPLC、CE、伏安法相比，其线性范围较宽、操作简便、无需样品前处理。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：铂电极（Pt），作为工作电极提供电子转导与电流读出
- 修饰/导电聚合物层：聚苯胺（PANI）膜，由苯胺（aniline）在含离子液体1-乙基-3-甲基咪唑乙基硫酸盐（EMIES）溶液中直接电聚合形成，提供导电通道与酶固定微环境
- 离子液体掺杂层：EMIES掺杂于PANI链中，提高高pH下的导电性、缓冲能力与孔隙率
- 识别元件：多酚氧化酶（PPO）在电聚合过程中直接包埋于PANI膜中，催化邻苯二酚氧化
- 信号产物：邻醌（o-quinone），PPO催化邻苯二酚与氧气生成，在电极表面还原产生电流
- 读出装置：精密恒电位仪（YD-1）与三电极体系（SCE参比电极、Pt辅助电极），安培法测量响应电流
中文摘要
本文报道了一种基于多酚氧化酶（PPO）固定化于聚苯胺（PANI）中的新型邻苯二酚生物传感器。该传感器通过在含离子液体1-乙基-3-甲基咪唑乙基硫酸盐（EMIES）的溶液中直接电聚合苯胺一步构建，PPO在电聚合过程中被包埋于PANI膜内。所制备传感器用于邻苯二酚检测，线性范围为1.25–150 μmol dm−3，最大响应电流Imax为0.62 μA，表观米氏常数k′m为146 μmol dm−3。在B–R缓冲液中，PPO催化反应的活化能Ea为31.1 kJ mol−1。传感器重现性良好，25次连续测定相对标准偏差为3.1%，长期稳定性显著，4个月后仍保留初始活性的75%。文章还考察了施加电位和pH对响应电流的影响。
英文摘要
A novel catechol biosensor was described based on the immobilization of polyphenol oxidase (PPO) into polyaniline (PANI), which was easily constructed by direct electropolymerization of aniline in a solution containing ionic liquid, 1-ethyl-3-methylimidazolium ethyl sulfate (EMIES). The developed biosensor for the detection of catechol has a linear range of 1.25-150 micromol dm(-3). The maximum response current (I(max)) and the Michaelis-Menten constant (k'(m)) are 0.62 microA and 146 micromol dm(-3), respectively. The activation energy (E(a)) of the PPO catalytic reaction is 31.1 kJ mol(-1) in the B-R buffer. The biosensor shows good reproducibility (a relative standard deviation of 3.1% was obtained) and remarkable long-term stability (it retains 75% of the original activity after four months). The effects of potential and pH on the response current of the biosensor are also described.