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
铜离子（Cu2+）；样品基质：50 mM醋酸铵缓冲液（pH 7.0；SWV检测时含50 mM NaCl）水溶液
检测原理
传感器基于GGH三肽对Cu2+的选择性识别和电化学剥离检测。Cu2+首先与固定在OPPy纳米线表面的GGH结合；过氧化的聚吡咯纳米线经去掺杂后导电性降低，可显著抑制聚合物自身氧化带来的背景电流，同时其三维网络和高比表面提供更多肽结合位点。捕获Cu2+后，电极在-1.2 V下还原120 s，使Cu2+转化为Cu0；随后用方波伏安在约230 mV处氧化Cu0/Cu2+，峰电流与电极表面结合的Cu2+量成正比。因此，随着Cu2+浓度升高，SWV峰电流线性增大，实现20–300 nM范围内的定量检测。
检测灵敏度
线性范围: 20–300 nM；R^2 = 0.988
效应效果
该传感器对Cu2+表现出良好选择性，在Ni2+和Cr3+存在下几乎无响应，主要归因于GGH三肽对Cu2+的高亲和力。重现性良好，6次独立测量的相对标准偏差为3.9%。电极经100 mM EDTA再生后保留98%初始灵敏度，可重复使用2个月而灵敏度无明显损失。与薄膜型OPPy-GGH电极相比，纳米线电极在100 nM Cu2+下的SWV响应显著更高，且与薄膜电极300 nM响应相比仍体现优势，说明纳米线网络提高了Cu2+捕获效率。作者认为该平台可用于高灵敏、可重复的电化学传感。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：金电极（Au electrode，直径2 mm），经抛光清洗后作为工作电极，提供电子传导与电化学界面。
- 纳米材料修饰层：聚吡咯纳米线（polypyrrole nanowire, PPy NW），由吡咯（Py）在LiClO4/Na2CO3体系中电聚合形成，直径约60–90 nm，提供三维网络、高比表面和结合位点。
- 过氧修饰层：过氧化的聚吡咯（overoxidized polypyrrole, OPPy），由PPy在NaOH中循环伏安过氧化形成，去掺杂后降低背景电流并增强离子交换/分子筛选择性。
- 羧基功能化层：吡咯-3-羧酸（pyrrole-3-carboxylic acid, Py-COOH）共聚合/吸附后化学聚合到PPy表面，引入羧基（-COOH）用于共价偶联识别肽。
- 识别元件：Gly-Gly-His三肽（GGH），经EDC/NHS活化羧基后与氨基共价偶联，选择性结合Cu2+。
- 信号换能物：捕获的Cu2+在-1.2 V还原为Cu0，随后在SWV中氧化Cu0/Cu2+产生峰电流，无需外加标记物。
- 检测/再生介质：50 mM醋酸铵缓冲液（pH 7.0）用于Cu2+捕获与检测；100 mM EDTA用于电极再生。
中文摘要
本文报道了一种用于电化学检测铜离子（Cu2+）的新型生物传感器。该传感器以羧基端封端的过氧聚吡咯纳米线（OPPy NW）电极为换能器，以甘氨酸-甘氨酸-组氨酸三肽（Gly-Gly-His，GGH）为识别探针。聚吡咯纳米线通过一步无模板电聚合制备，直径约60–90 nm；在聚合过程中引入吡咯-3-羧酸（Py-COOH），使纳米线表面带有羧基，再经EDC/NHS活化与GGH的氨基共价偶联。X射线光电子能谱（XPS）和扫描电镜（SEM）证实了纳米线形貌、羧基及肽基团的引入。利用循环伏安（CV）和方波伏安（SWV）检测，传感器可在20–300 nM范围内对Cu2+产生线性响应，表现出纳摩尔级检测能力和选择性。
英文摘要
We developed a novel biosensor comprising a transducer of carboxyl end-capped overoxidized polypyrrole nanowire electrode and a probe of tripeptide (Gly-Gly-His) selectively cognitive of Cu2+. The developed sensor was demonstrated to specifically detect Cu2+ in the nanomolar range. The diameter of the polypyrrole nanowires, prepared by one step template-free polymerization, was approximately 60-90 nm. For functionalization of the electrode, the carboxyl group was introduced by the addition of pyrrole-α-carboxylic acid which was covalently coupled with the amine group of the tripeptide. The structural features of the peptide functionalized nanowire electrode were confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and scanning electron microscopy (SEM) spectroscopy. Using cyclic and square wave voltammetry, the nanowire biosensor proved to be highly sensitive to Cu2+ in the range of 20-300 nM.