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：0.067 M PBS缓冲液（pH 7.0）
检测原理
传感器以玻璃碳电极为基底，复杂多叉状ZnO纳米结构提供高比表面积和导电网络，壳聚糖膜固定HRP并防止泄漏。检测时，H2O2扩散至酶层，与HRP的Fe3+活性中心反应生成Compound I和Compound II；溶液中的对苯二酚（QH2）作为电子媒介体还原这些中间体并再生HRP，自身被氧化为Q。Q在GC电极表面接受电子重新生成QH2，形成可循环的催化还原电流。H2O2浓度越高，单位时间内催化循环次数越多，稳态还原电流越大。ZnO多叉结构降低传质阻力，CHIT维持酶构象，从而增强电子转移和灵敏度。
检测灵敏度
LOD: 0.3 mM；线性范围: 5 × 10−5 M–7 × 10−4 M；灵敏度: 201.12 μA m M−1；R = 0.9979
效应效果
该传感器在0.067 M PBS（pH 7.0）中对H2O2响应迅速，3 s内达到稳态电流的95%。其灵敏度为201.12 μA m M−1，明显高于文中对比的1.07、9.679、0.176和23 μA m M−1；检出限0.3 mM，与ZnO颗粒传感器相当，优于纳米花状ZnO（2 mM）和多孔纳米片ZnO微球（31 mM）；响应时间3 s，优于5、47和48 s。表观米氏常数Kapp m为0.292 mM，低于23.85、23.15和5.5 mM。文中未报告选择性、抗干扰、RSD和实际样品回收率，但作者认为该结构适合酶固定和电子转移，具有推广潜力。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻璃碳电极（GC），经抛光和超声清洗，提供电子传导界面
- 纳米材料修饰层：复杂多叉状氧化锌纳米结构（ZnO），高比表面积，增强酶负载并促进电子转移
- 识别/催化元件：辣根过氧化物酶（HRP, E.C.1.11.1.7），催化过氧化氢还原
- 封闭/固定层：壳聚糖（CHIT, 0.5 wt%），防止酶泄漏并维持酶活性
- 电子转移介质：对苯二酚（hydroquinone, QH2/Q），在溶液中穿梭电子
中文摘要
本文报道了一种由柠檬酸辅助退火法制备的复杂多叉状氧化锌（ZnO）纳米结构。该结构由若干平行生长的纳米棒组成，纳米棒从宽60–230 nm的薄板基底上生长，直径16–60 nm，长度0.5–1.3 μm，呈六角纤锌矿相并沿[0001]方向优先生长。XRD、FE-SEM、HRTEM、FT-IR、PL和UV-Vis结果表明其结晶度高、缺陷少，并在384 nm处呈现近带边紫外发射。作者首次将该复杂多叉状ZnO纳米结构用于构建基于ZnO/壳聚糖（CHIT）无机-有机复合膜的酶生物传感器，以辣根过氧化物酶（HRP）为模型酶。该传感器对过氧化氢（H2O2）表现出超高灵敏度、快速响应、低检出限和较小的表观米氏常数，说明复杂多叉状ZnO纳米结构是构建酶生物传感器的有前景材料。
英文摘要
A new complex multiple forklike ZnO nanostructure was fabricated by citric acid assisted annealing process. The complex multiple forklike ZnO nanostructure is composed of several nanorods. These nanorods grow from a thin platelet base and are parallel to each other to form complex multiple forklike ZnO nanostructure. The widthes of thin platelet bases range from 60 to 230 nm. The diameters of the nanorods range from 16 to 60 nm, and their lengths are 0.5 mu approximately 1.3mu. FT-IR spectrum, room-temperature PL, and UV-Vis absorption spectra are also discussed. A possible growth mechanism is proposed. Complex multiple forklike ZnO nanostructure was first used to construct a novel enzymatic biosensor based on the ZnO/CHIT inorganic-organic composite film. Well-studied horseradish peroxidase (HRP) was chosen as a model enzyme. The as-prepared biosensor displays ultrahigh sensitivity, quick response time, low detection limit and small apparent Michaelis-Menten constant. These results show that the Complex multiple forklike ZnO nanostructure is a promising material to construct enzyme biosensors.