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（hydrogen peroxide, H2O2），样品基质为 0.1 M pH 5.5 醋酸缓冲溶液（未涉及实际生物/环境样品）
检测原理
PSS 通过疏水作用和 π–π 堆积非共价包裹 SWNHs，形成水溶性复合层并保留 sp2 导电网络；Mb 因等电点约 7.2 吸附于负电 PSS–SWNHs 表面，保持血红素活性。H2O2 扩散至电极表面后，被 Mb 血红素中心催化还原，Mb 的 Fe(III)/Fe(II) 与电极之间发生直接电子传递，电子经 PSS–SWNHs 导电网络传至 GC 电极，产生阴极电流。H2O2 浓度越高，催化还原速率越快，稳态阴极电流越大；在 3–350 μM 内呈线性。无外源标记或核酸放大，信号增强主要来自 SWNHs 高比表面积、三维纳米结构增加 Mb 负载及促进电子隧穿。
检测灵敏度
LOD: 0.5 μM；线性范围: 3–350 μM
效应效果
论文未报告选择性、抗干扰和实际样品加标回收率。重现性方面，10 μM H2O2 连续 10 次测量的阴极电流相对标准偏差为 3.5%。稳定性方面，传感器在 4 °C 保存一周后对 H2O2 的响应几乎不变，保存半个月后仍保留 80% 的初始响应。表观 Michaelis–Menten 常数 Kapp m 为 400.5 μM。与大豆过氧化物酶/SWNH 传感器和活化 SWNH 糊状电极相比，本传感器灵敏度较低，但与钛酸纳米管 Mb 膜和 magadiite 层间 Mb 的结果相当。作者认为 SWNHs 无金属杂质、纯度高、三维结构有利于蛋白固定和电子传递，适合构建电化学传感器与生物传感器。
传感器的构成
- 基底电极：玻碳电极（GC），抛光后作为工作电极，提供导电基底与电子传递界面。
- 纳米材料修饰层：单壁碳纳米角（SWNHs）经聚苯乙烯磺酸钠（PSS）非共价功能化，形成 PSS–SWNHs 复合层，滴涂于 GC 表面，提高水溶性、导电性和蛋白负载。
- 识别/催化元件：肌红蛋白（Mb），吸附于 PSS–SWNHs 表面，作为血红素蛋白识别与催化元件，直接电子传递并电催化 H2O2 还原。
- 信号转换元件：Mb 血红素铁中心（Mbheme Fe(III)/Fe(II)），无外源标记，直接产生与 H2O2 浓度相关的阴极电流。
中文摘要
单壁碳纳米角（SWNHs）因纯度高、结构独特，采用聚苯乙烯磺酸钠（PSS）进行非共价功能化。功能化 SWNHs 经扫描电镜、原子力显微镜、紫外–可见光谱、傅里叶变换红外光谱、拉曼光谱和热重分析表征。将血红素蛋白肌红蛋白（Mb）吸附于功能化 SWNHs 表面制备电化学生物传感器。分别用电化学阻抗谱和循环伏安法研究 Mb 的表面组装过程及固定化 Mb 的直接电化学。所构建传感器对过氧化氢（H2O2）还原表现出良好电催化活性，响应在 3–350 μM 范围内线性，检出限为 0.5 μM，对 H2O2 检测具有良好的重现性和稳定性。该结果表明，功能化 SWNHs 可作为构建电化学生物传感器的有效材料。
英文摘要
Single-walled carbon nanohorns (SWNHs), distinguished by their high purity and distinct structure, were noncovalently functionalized with poly(sodium 4-styrenesulfonate). The functionalized SWNHs were characterized by scanning electron microscopy, atomic force microscopy, ultraviolet-visible spectroscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, Raman spectroscopy, and thermogravimetry. Heme protein myoglobin was adsorbed onto surface of functionalized SWNHs to prepare electrochemical biosensor. Surface assembly process and direct electrochemistry of immobilized myoglobin were investigated by electrochemical impedance spectroscopy and cyclic voltammetry, respectively. The proposed biosensor exhibited good electrocatalysis to the reduction of hydrogen peroxide. The response was linear over the range 3-350 microM with a detection limit of 0.5 microM. Good reproducibility and stability of the biosensor were obtained toward hydrogen peroxide detection.