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
对氧磷（paraoxon），样品基质为磷酸盐缓冲液（pH 7.4，含 KCl）
检测原理
传感器以 AChE 为识别元件，固定于 Au-MWNTs/GC 电极表面。检测时，AChE 催化底物 ASChI 水解生成 TCh；被测物对氧磷与 AChE 结合并不可逆抑制其活性，使 TCh 生成量随对氧磷浓度升高而降低。TCh 在 Au-MWNTs 修饰电极表面于 150 mV 发生氧化，产生与 TCh 浓度成正比的安培电流。Au 纳米颗粒提高电子转移速率和酶固定量，MWNTs 提供低电位电催化氧化 TCh 的能力，因此无需介体即可在低电位获得高信噪比。最终通过比较加入对氧磷前后的电流变化（I0 与 Ii）计算抑制率，实现对对氧磷的定量检测。
检测灵敏度
LOD: 1 nM（定义为10%酶抑制）；线性范围: 0.1–7 nM；检测至: 0.1 nM（0.025 ppb）
效应效果
该传感器在 150 mV 低电位下工作，可减少电化学干扰并提高选择性，无需外加介体，适合一次性使用。其对对氧磷的线性范围为 0.1–7 nM，检出限为 1 nM（以 10% 酶抑制定义），并可检测至 0.1 nM（0.025 ppb）。酶促反应的 Michaelis–Menten 常数 Km 为 0.53 mM，低于文献报道的 0.66 mM。与已有方法相比，其检出限优于 Joshi 等报道的 0.5 nM、Zhang 等的 2.75 nM 以及 Lin 等的 2.5×10^-8 M。作者认为该传感器灵敏、可靠，可用于其他有机磷化合物的检测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻璃碳电极（GC electrode），抛光清洗后作为工作电极，提供电子传导与信号换能基础。
- 纳米材料修饰层：Au-MWNTs 纳米复合材料（金纳米颗粒分散于功能化多壁碳纳米管，约20 wt% Au），提高电子转移速率、增大固定面积并电催化硫胆碱氧化。
- 识别元件：乙酰胆碱酯酶（AChE，Type VI-S from electric eel），固定于 Au-MWNTs/GC 表面，催化底物水解并受对氧磷抑制。
- 检测底物：乙酰硫胆碱碘化物（ASChI，acetylthiocholine iodide），在 AChE 催化下生成硫胆碱（TCh），用于产生可测电化学信号。
- 电解质/缓冲体系：磷酸盐缓冲液（pH 7.4，含 KCl），维持酶活性与离子导电。
- 信号读出：恒电位安培法（amperometric technique），在 150 mV 下测量 TCh 氧化电流。
中文摘要
本文报道了一种用于检测有机磷化合物对氧磷（paraoxon）的一次性高灵敏电化学生物传感器。该传感器以玻璃碳电极为基底，将金纳米颗粒分散在功能化多壁碳纳米管表面形成的 Au-MWNTs 纳米复合材料作为工作电极修饰层。Au 纳米颗粒可提高电子转移速率并提供大量酶固定位点，MWNTs 则对硫胆碱氧化具有低电位电催化活性。传感器通过固定乙酰胆碱酯酶（AChE），在底物乙酰硫胆碱碘化物（ASChI）存在下，利用恒电位安培法检测酶促反应生成的硫胆碱氧化电流；对氧磷不可逆抑制 AChE，使电流降低，从而实现对氧磷的定量检测。Au-MWNTs 由化学还原法制备，并经 XRD、TEM 和 HRTEM 表征。结果表明，该传感器可在纳摩尔范围内可靠测定对氧磷浓度，具有简单、灵敏、可一次性使用的特点。
英文摘要
A disposable and sensitive biosensor has been fabricated for the detection of the organophosphorous (OP) compound paraoxon using an amperometric technique. For the measurements, gold nanoparticles dispersed on the outer surface of multiwalled carbon nanotubes (Au-MWNTs) has been used as the electrode material, as it possesses high electron transfer rates and provides large immobilization sites for the bioenzymes, which combines with the high electrocatalytic activity of MWNTs for thiocholine oxidation at low potential. Au-MWNTs have been synthesized by chemically reducing Au salt over functionalized MWNTs, and the same has been characterized by X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM) and high resolution transmission electron microscopic (HRTEM) techniques. The ability of the Au-MWNTs nanocomposite-based biosensor has been demonstrated to reliably measure the concentration of paraoxon in the nanomolar range.