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），样品基质为 0.1 M PBS（pH 6.0，含 0.1 M KCl）缓冲溶液
检测原理
该传感器以恒电位活化 GCE 为基础。在 0.1 M HNO3 中阳极/阴极活化使 GCE 表面形成微孔结构和富含 −COH 的官能团，增加有效表面积与电子转移位点。Th 分子中的 −NH2 与表面 −COH 发生席夫碱反应生成亚胺键，将电活性 Th 稳定共价固定于电极表面。检测时，H2O2 扩散进入多孔表面并与 Th 发生电催化还原；Th 作为介体/催化中心促进 H2O2 还原过程中的电子转移，使还原电流增强。在 −0.25 V 恒电位安培模式下，电流随 H2O2 浓度升高而增大，并在 5.0×10−7–5.8×10−3 M 范围内呈线性。多孔结构改善传质，共价固定提高稳定性，未使用酶或核酸放大策略。
检测灵敏度
LOD: 1.0 × 10−7 M；线性范围: 5.0 × 10−7–5.8 × 10−3 M；相关系数: 0.9965 (n = 40)
效应效果
在优化条件下，传感器对 H2O2 的 95% 稳态响应时间小于 3 s，线性范围达 5.0×10−7–5.8×10−3 M，跨度约四个数量级，检出限为 1.0×10−7 M（信噪比 3）。重复性方面，11 次连续测定 1.0 mM H2O2 的 RSD 为 2.6%；6 个独立制备电极的 RSD 为 3.1%。长期稳定性测试 30 天后仍保留超过 98.4% 的初始响应，归因于 Th 的共价固定。作者指出该无酶平台线性范围可与或宽于部分酶基 H2O2 生物传感器，并可用于 H2O2 测定及以 Th 为介体的系列传感器构建。文中未报告选择性、抗干扰、实际样品加标回收率及与 ELISA/HPLC/qPCR 等方法的对比。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻璃碳电极（GCE），经 1.0、0.3、0.05 μm 氧化铝抛光，提供导电基底与电子转移界面
- 表面活化层：0.1 M 稀硝酸（HNO3）恒电位活化（+1.8 V 3 min，−1.5 V 1 min），原位生成 −COH 并形成微孔结构，提高负载量与电子转移位点
- 共价固定介体层：硫堇（Th，2 mg/mL，0.1 M PBS pH 7.0 浸泡 1 h），通过 −NH2 与 −COH 形成亚胺键，作为电活性介体并催化 H2O2 还原
- 检测介质：磷酸盐缓冲液（PBS，0.1 M，pH 6.0，含 0.1 M KCl），提供缓冲与离子强度环境
- 电化学测量电极：Ag/AgCl（饱和 KCl）参比电极与 Pt 丝辅助电极，构成三电极体系用于 CV、EIS 和安培检测
中文摘要
本文提出一种基于席夫碱反应将硫堇（Th）共价固定于玻璃碳电极（GCE）表面的新方案。首先将 GCE 在 0.1 M 稀硝酸中经恒电位活化，阳极化 1.8 V 3 min 后阴极化 −1.5 V 1 min，使电极表面原位生成富含 −COH 的官能团并形成微孔结构，从而提高表面积和电子转移位点密度。随后将活化电极浸入 2 mg/mL Th 的 0.1 M PBS（pH 7.0）溶液中 1 h，Th 分子中的 −NH2 与表面 −COH 反应形成亚胺键，实现稳定共价固定。所得 Th–COH/GCE 电极用于过氧化氢（H2O2）检测，在 3 s 内达到快速安培响应，线性范围为 5.0×10−7–5.8×10−3 M，检出限为 1.0×10−7 M。该策略为介体稳定固定提供了简单有效的方法，并可用于构建 H2O2 传感器及以 Th 为介体的系列生物传感器。
英文摘要
A novel protocol for effectively covalent immobilization of thionine (Th) was proposed, which was based on Schiff-base reaction between -NH(2) of Th and -COH which was in situ generated on glassy carbon electrode (GCE) via simple potentiostatic activation in diluted nitric acid. GCE pretreated by potentiostatic activation possessed CHO-riched surface and microporous structure with high distribution density of electron transfer sites, and thus it became a good candidate for effective immobilization of Th through imine bond with high stability. The application of the resulting Th modified electrode in hydrogen peroxide biosensor was also investigated and it exhibited rapid response to H(2)O(2) within 3s. The linear calibration ranged from 5.0x10(-7) to 5.8x10(-3)M with a detection limit of 1.0x10(-7)M. The effective immobilization of Th on potentiostatically activated GCE surface has deep significance in mediator immobilization, on which further researches based are under way.