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：PBS 缓冲液、血清（blood serum）、商品氧化剂溶液
检测原理
传感器以 Nafion/[bmim]Cl 复合膜将 Mb 固定于 GCE 表面。该膜保持 Mb 天然构象并促进血红素中心与电极间的直接电子转移，CV 中 Mb-Fe(III)/Fe(II) 峰电位约 -0.35 V。当 H2O2 存在时，Mb-Fe(II) 被 H2O2 氧化再生为 Mb-Fe(III)，同时 H2O2 被还原为水；电极在 -0.45 V 下持续将 Mb-Fe(III) 还原为 Mb-Fe(II)，形成无中介体催化循环。H2O2 浓度越高，单位时间内催化循环越快，稳态还原电流越大。在 1.0–180 μM 范围内电流与浓度线性相关，超过 180 μM 出现平台，符合 Michaelis–Menten 动力学。
检测灵敏度
LOD: 0.14 μM (S/N=3)；线性范围: 1.0–180 μM；R^2 = 0.9934；Kappm: 22.6 μM；校准方程: I(μA)=0.0767+0.0146 C(M)
效应效果
传感器响应时间小于 5 s，4 ℃ 氩气保存一个月内稳定。对 100 μM H2O2 连续 6 次测定重复性 RSD 为 3.2%，5 个独立电极重现性 RSD 为 5.6%。1 mM 葡萄糖、蔗糖、乙醇、柠檬酸和抗坏血酸均无干扰。血清加标 30、60、90 μM 的回收率为 103.7%、100.5%、97.8%，RSD 3.8%–4.2%；商品氧化剂溶液测得 85.2 μM，与 KMnO4 滴定值 86.3 μM 一致，加标回收率 96.0%–99.7%。作者认为其检出限低于多种离子液体-血红素蛋白传感器，适合 H2O2 快速检测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻碳电极（GCE），直径 1 mm，经 0.05 μm 氧化铝抛光，作为电子转移工作电极。
- 复合固定膜：Nafion 全氟离子交换树脂与亲水性室温离子液体 [bmim]Cl 复合膜，作为结合剂与固定基质，提高导电性、粘附性和生物相容性。
- 识别/生物催化元件：马心肌红蛋白（Mb），作为血红素蛋白模拟酶，实现直接电子转移并电催化还原 H2O2。
- 缓冲介质：0.1 M 磷酸盐缓冲液（PBS，pH 7.0），提供质子并维持稳定缓冲环境。
- 电化学池电极：Ag/AgCl/KCl（3 M）参比电极与 Pt 盘对电极，构成三电极体系。
- 信号读出：Autolab 电化学工作站，安培法记录还原电流。
中文摘要
本文以 Nafion 与亲水性室温离子液体 1-丁基-3-甲基咪唑氯化物（[bmim]Cl）组成的复合膜作为固定基质，包埋肌红蛋白（Mb）。紫外-可见光谱表明，在 [bmim]Cl 存在下 Mb 保持天然构象。在 pH 7.0 的 0.1 M 磷酸盐缓冲液（PBS）中，固定化 Mb 呈现一对清晰循环伏安峰，形式电位为 -0.35 V，并表现出对过氧化氢（H2O2）还原的优异电催化响应。据此构建了无中介体 H2O2 安培生物传感器。H2O2 的线性范围为 1.0–180 μM，信噪比为 3 时检出限为 0.14 μM，表观 Michaelis 常数为 22.6 μM。作者评价了传感器的稳定性、重复性和选择性。该传感器检出限低于许多离子液体-血红素蛋白生物传感器，且不受 H2O2 检测中常见干扰物影响。
英文摘要
The composite film based on Nafion and hydrophilic room temperature ionic liquid (RTIL) 1-butyl-3-methyl-imidazolium chloride ([bmim]Cl) was used as an immobilization matrix to entrap myoglobin (Mb). The study of ionic liquid (IL)-Mb interaction by ultraviolet-visible (UV-vis) spectroscopy showed that Mb retains its native conformation in the presence of IL. The immobilized Mb displayed a pair of well-defined cyclic voltammetric peaks with a formal potential (E(o)(')) of -0.35 V in a 0.1 M phosphate buffer solution (PBS) of pH 7.0. The immobilized Mb exhibited excellent electrocatalytic response to the reduction of hydrogen peroxide, based on which a mediator-free amperometric biosensor for hydrogen peroxide was designed. The linear range for the determination of hydrogen peroxide was from 1.0 to 180 microM with a detection limit of 0.14 microM at a signal/noise ratio of 3. The apparent Michaelis constant (K(m)(app)) for the electrocatalytic reaction was 22.6 microM. The stability, repeatability, and selectivity of the sensor were evaluated. The proposed biosensor has a lower detection limit than many other IL-heme protein-based biosensors and is free from common interference in hydrogen peroxide biosensors.