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 HAc–NaAc缓冲液（pH 5.5，含0.1 M KCl）
检测原理
该传感器以HRP作为生物识别/催化元件。H2O2扩散至电极表面后，被固定化HRP催化还原为水；反应中产生的电子经硫堇（Thi）介体传递至金电极，形成可测量的还原电流。Nafion膜通过离子交换固定带正电的Thi，SiO2/BSA/Au复合纳米颗粒通过BSA氨基与Thi共价组装，其中Au纳米颗粒作为导电通道促进电子转移，SiO2/BSA提供生物相容微环境以维持HRP活性。随着H2O2浓度升高，HRP催化还原速率增大，稳态还原电流随之线性增加。该体系未采用核酸或酶催化沉积放大，主要依靠复合纳米颗粒导电增强和介体电子转移实现灵敏检测。
检测灵敏度
LOD: 2.0×10-6 mol/L；线性范围: 8.0×10-6∼3.72×10-3 mol/L；相关系数: 0.997；KappM: 2.3 mM
效应效果
该传感器对H2O2表现出较宽线性范围和较低检出限，作者认为与表1中已报道的HRP基H2O2生物传感器相比具有相对较大的线性范围和较低的检测限。稳定性方面，电极在4 °C保存4周后仍保留超过87.5%的初始响应。选择性方面，在1.7 mM干扰物与1.7 mM H2O2共存条件下，L-半胱氨酸、L-酪氨酸、乙醇、葡萄糖和抗坏血酸的电流比分别为0.98、0.97、1.03、1.01和0.99，表明无明显干扰。文中未报告重现性RSD、实际样品加标回收率或与ELISA/HPLC/qPCR等方法的直接对比，但作者主张该自组装策略可用于制备稳定、高灵敏的生物传感器并推广到其他领域。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：金电极（Au electrode），经抛光清洗后作为工作电极并传导电子
- Nafion膜：Nafion（Nf）乙醇溶液（2% v/v）滴涂形成，提供负电荷环境并固定硫堇
- 电子介体：硫堇（Thionine, Thi）通过离子交换化学吸附于Nafion膜，作为电子转移介体
- 复合纳米颗粒修饰层：SiO2/BSA/Au复合纳米颗粒（SiO2纳米颗粒、BSA、Au胶体16 nm）通过共价结合组装于Thi膜，提供生物相容载体和导电通道
- 识别/催化元件：辣根过氧化物酶（HRP）通过共价偶联固定于SiO2/BSA/Au复合纳米颗粒，催化H2O2还原
中文摘要
本研究成功构建了基于辣根过氧化物酶（HRP）固定化于二氧化硅/牛血清白蛋白/金（SiO2/BSA/Au）复合纳米颗粒/硫堇（Thi）/Nafion（Nf）修饰金电极的酶生物传感器。首先将Nafion滴涂于金电极表面形成Nafion膜，随后利用Thi与Nafion之间的离子交换作用化学吸附Thi作为电子介体；接着通过SiO2/BSA/Au复合纳米颗粒与Thi氨基之间的共价结合将其组装到Thi膜上；最后通过共价偶联将HRP固定于SiO2/BSA/Au复合纳米颗粒上，形成酶生物传感器。采用扫描电子显微镜观察复合纳米颗粒表面形貌，并通过循环伏安法和计时电流法表征逐步自组装过程。该酶生物传感器对过氧化氢（H2O2）表现出高灵敏度、良好稳定性和选择性，在8.0×10-6∼3.72×10-3 mol/L范围内呈宽线性响应，检出限为2.0×10-6 mol/L，表观Michaelis-Menten常数KappM为2.3 mM。
英文摘要
In this work, an enzyme biosensor based on the immobilization of horseradish peroxidase (HRP) on SiO₂/BSA/Au/thionine/nafion-modified gold electrode was fabricated successfully. Firstly, nafion was dropped on the surface of the gold electrode to form a nafion film followed by chemisorption of thionine (Thi) as an electron mediator via the ion-exchange interaction between the Thi and nafion. Subsequently, the SiO₂/BSA/Au composite nanoparticles were assembled onto Thi film through the covalent bounding with the amino groups of Thi. Finally, HRP was immobilized on the SiO₂/BSA/Au composite nanoparticles due to the covalent conjugation to construct an enzyme biosensor. The surface topographies of the SiO₂/BSA/Au composite nanoparticles were investigated by using scanning electronic microscopy. The stepwise self-assemble procedure of the biosensor was further characterized by means of cyclic voltammetry and chronoamperometry. The enzyme biosensor showed high sensitivity, good stability and selectivity, a wide linear response to hydrogen peroxide (H₂O₂) in the range of 8.0 x 10⁻⁶ ~3.72 x 10⁻³ mol/L, with a detection limit of 2.0 x 10⁻⁶ mol/L. The Michaelies-Menten constant K(app)(M) value was estimated to be 2.3 mM.