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：0.1 M PBS（pH 7.0）缓冲溶液
检测原理
该传感器基于HRP的直接电化学与电催化还原H2O2。HRP通过静电作用固定在CaCO3–AuNPs复合层上，其血红素铁中心可在电极表面发生直接电子转移，循环伏安中呈现可逆氧化还原峰。当H2O2存在时，HRP(Red)与H2O2反应生成HRP(Ox)和H2O，随后HRP(Ox)从电极获得电子和质子再生为HRP(Red)，总反应为H2O2+2e−+2H+→2H2O。在-0.2 V恒电位下，H2O2浓度越高，还原电流越大，从而获得安培响应。层状CaCO3提供生物相容载体，AuNPs提供导电通道，二者协同促进电子转移并维持HRP活性。
检测灵敏度
LOD: 1.0 × 10−7 M (S/N=3)；线性范围: 5.0 × 10−7–5.2 × 10−3 M；R^2 = 0.9999 (n = 37)
效应效果
该传感器响应迅速，95%稳态电流在3 s内获得。对1.0 mM H2O2连续11次测定RSD为2.7%，6个独立制备电极RSD为3.1%；4 °C保存30天后仍保持初始灵敏度的96.4%以上。其线性范围达四个数量级，比多种HRP直接电化学H2O2传感器更宽；检出限1.0×10−7 M，低于AuNPs–CaCO3/GCE的1.0 μM、HRP/MWCNT-壳聚糖的10.3 μM、明胶-甲醛固定HRP的4.0 μM及溶胶-凝胶陶瓷-碳纳米管膜的12.89 μM。作者认为该方法简便、廉价、可靠，可作为构建其他电化学生物传感器的平台。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：金电极（Au electrode），经piranha溶液（H2SO4/H2O2）浸泡和Al2O3抛光清洗，作为工作电极与电子传导基底
- 自组装连接层：4-氨基硫酚（ATP）自组装于Au表面，通过硫-金相互作用固定，提供氨基用于连接复合材料并稳定AuNPs
- 无机杂化复合层：层状碳酸钙-金纳米颗粒（layered CaCO3–AuNPs）沉积于ATP/Au表面，CaCO3提供层状多孔载体，AuNPs提供导电中心促进电子转移
- 识别/催化元件：辣根过氧化物酶（HRP）静电吸附于AuNPs表面，作为H2O2识别与催化元件，实现直接电子转移和电催化还原
- 工作介质：0.1 M磷酸盐缓冲液（PBS, pH 7.0），维持HRP活性与离子环境
中文摘要
本文报道了一种无中介体过氧化氢（H2O2）生物传感器。该传感器通过将辣根过氧化物酶（HRP）固定在层状碳酸钙-金纳米颗粒（CaCO3–AuNPs）无机杂化复合材料修饰的金电极上构建。复合材料由金纳米颗粒通过静电作用吸附到层状碳酸钙表面制得。HRP在受限表面中的有利取向以及CaCO3–AuNPs复合材料的高导电性，使电极表现出对H2O2还原的强电催化活性。作者优化了pH和施加电位等关键分析参数。所制备传感器具有快速安培响应（3 s），在5.0×10−7至5.2×10−3 M范围内对H2O2呈良好线性响应，检出限为1.0×10−7 M。该基于层状CaCO3–AuNPs无机杂化复合材料的传感平台简便、廉价且可靠，具有开发更多生物传感器的潜力。
英文摘要
A mediator-free hydrogen peroxide (H(2)O(2)) biosensor was fabricated based on immobilization of horseradish peroxidase (HRP) on layered calcium carbonate-gold nanoparticles (CaCO(3)-AuNPs) inorganic hybrid composite. The proposed biosensor showed a strong electrocatalytic activity toward the reduction of H(2)O(2), which could be attributed to the favored orientation of HRP in the well-confined surface as well as the high electrical conductivity of the resulting CaCO(3)-AuNPs inorganic hybrid composite. The hybrid composite was obtained by the adsorption of AuNPs onto the surfaces of layered CaCO(3) through electrostatic interaction. The key analytical parameters relative to the biosensor performance such as pH and applied potential were optimized. The developed biosensor also exhibited a fast amperometric response (3s), a good linear response toward H(2)O(2) over a wide range of concentration from 5.0x10(-7) to 5.2x10(-3)M, and a low detection limit of 1.0x10(-7)M. The facile, inexpensive and reliable sensing platform based on layered CaCO(3)-AuNPs inorganic hybrid composite should hold a huge potential for the fabrication of more other biosensors.