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
酚（phenol）；实验样品基质为0.1 M磷酸盐缓冲液（PBS，pH 6.5），文中面向环境水样、工业废水等现场监测
检测原理
酚进入传感器后，被MWCNTs基质中物理吸附的酪氨酸酶催化：酶先以分子氧将酚羟基化为儿茶酚，再将儿茶酚氧化为邻醌。在−0.2 V恒电位下，工作电极将邻醌还原为儿茶酚，形成儿茶酚/邻醌循环，使电子转移持续进行并产生催化放大电流。MWCNTs提高电极粗糙度、导电性和酶负载均匀性，促进电子传递。电流响应随酚浓度增加而增大，在2.5–75 mM范围内呈线性，因此可通过安培电流定量酚。
检测灵敏度
LOD: 1.35 mM；灵敏度: 47.4 mA mM−1；线性范围: 2.5–75 mM；LOQ: 4.51 mM；斜率标准偏差: 0.005 mM/mA；截距标准偏差: 0.008 mA
效应效果
与裸碳SPE相比，MWCNTs修饰电极电流响应显著增强，CLSM显示其固定酪氨酸酶量约为裸电极的1.96倍，酶分布更均匀、聚集体更少。传感器对酚响应快速稳定，前3次加标信号稳定，第4次因邻醌偶联导致电极污染而饱和。储存稳定性良好，−18 ℃冰箱保存68天后分析性能与制备当天基本一致，可作一次性器件。作者认为其成本低、操作简便，适用于突发污染和工业废水中酚的现场监测，但用于饮用水监测仍需进一步降低检出限。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：聚酯薄膜（Autostat HT5）支撑碳基丝网印刷电极（SPE）；工作电极为Acheson碳墨（Electrodag PF407C），辅助/参比电极为银/氯化银墨（Electrodag 6037SS），绝缘层为Minico 7000 Blue绝缘墨。
- 纳米材料修饰层：多壁碳纳米管（MWCNTs，Aldrich，95%纯度，经2 M HNO3酸化和超声处理）以1 mg/mL THF分散液滴涂7 µL于工作电极并干燥，提高粗糙度、导电性和酶负载。
- 识别元件：蘑菇酪氨酸酶（tyrosinase，Tyr，Sigma）溶于0.1 M PBS（pH 6.5）后物理吸附于MWCNTs层，催化酚羟基化/氧化。
- 信号标记物：无外加标记物；酶催化生成的邻醌（o-quinone）在−0.2 V被工作电极还原为儿茶酚（catechol），产生安培电流。
- 缓冲介质：0.1 M磷酸盐缓冲液（PBS，pH 6.5）用于酶溶解和电化学检测。
- 表征标记物（非传感层）：小鼠抗酪氨酸酶单克隆抗体与Alexa Fluor 488标记抗小鼠IgG，经TWEEN 20洗涤后用于CLSM免疫荧光成像，不参与电化学检测。
中文摘要
本文提出一种基于免疫荧光与激光共聚焦显微镜（CLSM）的新型可视化方法，用于定量并直观表征固定于碳基丝网印刷电极（SPE）上的多壁碳纳米管（MWCNTs）基质中酪氨酸酶（tyrosinase）的分布。CLSM可清晰显示酶在MWCNTs及碳层中的分布，并提供有助于理解生物分子与电极材料相互作用的形貌信息；同时采用透射电镜（TEM）和扫描电镜（SEM）对体系组分进行完整表征。所构建的MWCNT/酪氨酸酶基质被用作酚检测的电化学生物传感器材料。通过电化学分析性能研究确定了最佳制备方案并评估了酶稳定性。该生物传感器在成本、简便性和分析性能方面表现良好，对酚的检出限为1.35 mM，灵敏度为47.4 mA mM−1，线性范围为2.5–75 mM。该传感器可作为一次性器件使用，并在−18 ℃冰箱中保存至多2个月而不明显失活。
英文摘要
A novel visualization methodology based on the use of immunofluorescence and Confocal Laser Scanning Microscopy (CLSM) was used to quantify and visualize tyrosinase enzyme within a MWCNTs matrix immobilized onto carbon based screen-printed electrodes. CLSM was shown to be an extremely powerful technique which allowed a clear visualization of the distribution of the enzyme within both the MWCNTs and carbon based layers and provided additional and useful morphological data for a better understanding of the interaction between biomolecules and electrode materials. Transmission Electron Microscopy (TEM) and Scanning Electron Microscopy (SEM) were also employed to fully characterize the system components. The proposed MWCNT/Tyrosinase matrix was applied to the detection of phenol, as an alternative biosensor material. Electrochemical analytical performances of the biosensor were investigated in order to determine the optimal fabrication design along with the enzyme stability. The biosensor based on the developed biomaterial matrix proved promising results in terms of cost, simplicity and analytical performance. A detection limit of 1.35 microM and a sensitivity of 47.4 microA mM(-1) within a linear response range of 2.5 to 75 microM phenol were obtained. The biosensor performed well as a disposable device and could be stored in a refrigerator (-18 degrees C) without loss of activity for up to 2 months.