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
双酚A（BPA, bisphenol A）；样品基质：塑料制品水浸提液、PBS缓冲液
检测原理
该传感器以固定于丝素蛋白（SF）膜中的酪氨酸酶（Tyr）为生物识别/催化元件。双酚A（BPA）为单酚，在溶解氧存在下进入酶活性中心，经酪氨酸酶邻位羟基化生成邻二酚/邻二酚盐；随后在电极表面发生两电子两质子的不可逆电氧化，生成邻醌类产物。MWNTs提供高导电通道并增大有效电极面积，CoPc对BPA及其酶促产物具有电催化作用，降低氧化过电位并加快电子转移，SF维持酶构象与生物活性。BPA浓度升高时，酶促转化与界面电氧化速率增加，稳态安培氧化电流随之增大，从而实现定量检测。
检测灵敏度
LOD: 3.0 × 10−8 M (S/N = 3)；线性范围: 5.0 × 10−8–3.0 × 10−6 M；R = 0.9979；回归方程: I = −0.71c −1.1
效应效果
该传感器对1.5 μM BPA的批间重现性RSD为4.8%；4 ℃ PBS（pH 7.4）保存下，10、20、30天后分别保留92%、85%、75%初始响应。选择性方面，100倍酚、氢醌、邻苯二酚、羟基苯酚、4-硝基苯酚、2,4-二硝基苯酚、2,6-二叔丁基苯酚和邻苯二甲酸二辛酯对BPA信号偏差低于5%；100倍K+、Ca2+、Mg2+、Fe3+、Al3+、Zn2+、Pb2+、Ni2+、Cu2+、Cl−、SO42−、PO43−和NO3−无干扰。五种塑料制品加标回收率为95.36%–104.39%，与HPLC结果一致，表明可用于塑料制品中痕量BPA快速检测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻碳电极（GCE），提供导电基底与电子转移界面
- 纳米材料修饰层：多壁碳纳米管-酞菁钴复合膜（MWNTs-CoPc），MWNTs增强导电与电子转移，CoPc电催化BPA氧化
- 生物相容固定层：丝素蛋白（SF），固定酪氨酸酶并维持生物活性，提高成膜稳定性
- 识别/催化元件：酪氨酸酶（Tyr），催化BPA邻位羟基化并参与生物电催化
- 被测物：双酚A（BPA），在电极表面发生酶促/电催化氧化
- 信号读出：电化学分析仪（CHI 660C）安培电流，三电极体系（Pt对电极、SCE参比）记录氧化电流
中文摘要
本研究制备了一种基于酪氨酸酶固定于多壁碳纳米管（MWNTs）-酞菁钴（CoPc）-丝素蛋白（SF）复合膜修饰玻碳电极（GCE）的安培式双酚A（BPA）生物传感器。在MWNTs-CoPc-SF复合膜中，SF为酪氨酸酶提供生物相容微环境以维持其生物活性；MWNTs具有优良本征导电性，可加快电子转移；CoPc对BPA电氧化表现出良好电催化活性。该传感器上BPA的循环伏安曲线在0.625 V处出现明显阳极峰。与裸GCE相比，BPA氧化信号显著增强，因此采用该氧化信号测定BPA。作者优化了影响因素并计算了电化学参数，同时讨论了可能的氧化机理。在最佳条件下，氧化电流与BPA浓度在5.0×10−8至3.0×10−6 mol/L范围内呈线性，相关系数为0.9979，检出限为3.0×10−8 mol/L（S/N=3）。该方法成功用于塑料制品中BPA的测定，回收率为95.36%–104.39%。
英文摘要
An amperometric bisphenol A (BPA) biosensor was fabricated by immobilizing tyrosinase on multiwalled carbon nanotubes (MWNTs)-cobalt phthalocyanine (CoPc)-silk fibroin (SF) composite modified glassy carbon electrode (GCE). In MWNTs-CoPc-SF composite film, SF provided a biocompatible microenvironment for the tyrosinase to retain its bioactivity, MWNTs possessed excellent inherent conductivity to enhance the electron transfer rate and CoPc showed good electrocatalytic activity to electrooxidation of BPA. The cyclic voltammogram of BPA at this biosensor exhibited a well defined anodic peak at 0.625 V. Compared with bare GCE, the oxidation signal of BPA significantly increased; therefore, this oxidation signal was used to determine BPA. The effect factors were optimized and the electrochemical parameters were calculated. The possible oxidation mechanism was also discussed. Under optimum conditions, the oxidation current was proportional to BPA concentration in the range from 5.0 x 10(-8) to 3.0 x 10(-6) M with correlation coefficient of 0.9979 and detection limit of 3.0 x 10(-8) M (S/N=3). The proposed method was successfully applied to determine BPA in plastic products and the recovery was in the range from 95.36% to 104.39%.