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：PBS 缓冲液（磷酸盐缓冲液）
检测原理
该传感器以玻璃碳电极为基底，硒纳米颗粒（m-Se/t-Se）修饰层作为导电增强和固定材料，辣根过氧化物酶（HRP）作为识别与催化元件。HRP 的血红素铁活性中心可催化 H2O2 还原。Se 纳米材料具有高比表面积、良好粘附性和生物相容性，能改善 HRP 与电极之间的电子传递，并形成纳米电极集合体，提高法拉第电流与电容电流之比。H2O2 扩散至 HRP 活性位点并被催化还原，电子经 Se 纳米层传递至 GC 电极，在循环伏安中产生还原电流。随着 H2O2 浓度升高，还原电流逐渐增大。该体系未使用 HCR、RCA 或 CRISPR-Cas 等核酸放大策略，主要依靠酶催化和纳米材料介导的电子传递实现信号增强。
检测灵敏度
LOD: 8 × 10−8 M
效应效果
与 HRP-GC 电极相比，HRP-Se/GC 电极的氧化还原峰电流显著增大，说明硒纳米材料增强了 HRP 的电化学响应。重复循环伏安扫描中峰电位和峰电流基本不变，表明电极响应稳定。m-Se 修饰电极的还原电位略低于 t-Se 修饰电极，但两种晶型在 H2O2 电催化应用中无显著差异。该传感器 H2O2 检测限为 8×10−8 M，低于文献报道的 8 μM、2.0 μM 和 4.01×10−7 M。论文未报告选择性、抗干扰、重现性 RSD 和实际样品加标回收率。作者认为该传感器可用于食品、医药、临床、工业和环境分析中的 H2O2 检测。
传感器的构成
- 基底电极：玻璃碳电极（GC，3 mm 直径），抛光后作为电化学换能器
- 纳米修饰层：硒纳米颗粒（Se nanoparticles，m-Se 单斜硒纳米球或 t-Se 三角晶系硒纳米线），滴涂 10 μL 于 GC 表面并红外干燥，提供导电微环境、增强电子传递并固定酶
- 识别/催化元件：辣根过氧化物酶（HRP，2 mg/mL，pH 7.8），滴涂 10 μL 于 Se 修饰电极表面，催化 H2O2 还原
- 信号标记物：无外源标记物，HRP 催化 H2O2 还原直接产生法拉第电流
- 电解质介质：磷酸盐缓冲液（PBS，pH 7.0/7.4），提供离子导电环境
中文摘要
本文报道了一种简单、可靠、清洁、无毒且环境友好的生物方法，利用枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）胞外合成半导体单斜硒（m-Se）纳米颗粒。所得 m-Se 纳米颗粒呈球形，直径约 50–400 nm。这些球形单斜硒纳米颗粒在室温下放置一天后，可由水相中转变为高度各向异性的一维三角晶系（t-Se）结构。两种具有较高比表面积、良好粘附性和生物相容性的硒纳米晶体被用作过氧化氢（H2O2）生物传感器的增强材料和固定材料。结果表明，该 H2O2 生物传感器对 H2O2 具有高灵敏度和高亲和力，H2O2 检测限为 8×10−8 M。不同晶型的硒纳米材料在电化学应用中无显著差异。该工作为绿色生物合成硒纳米材料及其在电化学传感中的应用提供了可行策略。
英文摘要
We reported a very simple, reliable, clean, nontoxic and eco-friendly biological method for the synthesis of semiconductor monoclinic Se nanoparticles by the Bacillus subtilis. The as-synthesized Se nanoparticles were spherical shaped with diameters ranging from 50 to 400nm. These spherical monoclinic Se nanoparticles can be transformed into highly anisotropic, one-dimensional (1D) trigonal structure after one day at the room temperature and grown from aqueous solutions. Furthermore, the obtained two kinds of Se nanomaterial crystals with high surface-to-volume ratio, good adhesive ability and biocompatibility have been employed as enhancing and settled materials for H(2)O(2) biosensor. The results show that the H(2)O(2) biosensor has high sensitivity and affinity for H(2)O(2). The detection limit for H(2)O(2) was found to be 8x10(-8)M. Different crystals of Se nanomaterials have no significant difference in electrochemical application.