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）、抗坏血酸（AA）、多巴胺（DA）、尿酸（UA）；样品基质为 pH 7.0 磷酸盐缓冲液（PBS）
检测原理
该传感器为无酶电化学生物传感器，识别事件并非生物分子特异性结合，而是 MWCNT–PEDOT 复合膜对目标物的电催化作用。羧基化 MWCNT 与 PEDOT 通过静电吸附形成复合膜，PEDOT 提供导电通道，MWCNT 提供高比表面积和电子转移能力，使界面电子转移加快并降低过电位。在 −0.5 V 下，H2O2 在复合膜表面发生电催化还原，产生与 H2O2 浓度成正比的阴极电流；低浓度区和高浓度区分别呈现不同斜率的线性响应。对 AA、DA、UA，则通过差分脉冲伏安法在约 0.1、0.3、0.4 V 处分别发生电催化氧化，峰电流随各自浓度增加而增大，从而实现同时检测。信号由恒电位仪以安培或 DPV 电流读出。
检测灵敏度
H2O2: LOD: 0.05–10 mM；线性范围: 0.1–9.8 mM；灵敏度: 943 μA mM−1 cm−2（S/N=6）、174 μA mM−1 cm−2（S/N=4）；AA: LOD: 1×10−4 M；线性范围: 1×10−4–2×10−3 M；DA: LOD: 1×10−5 M；线性范围: 1×10−5–3.3×10−4 M；UA: LOD: 1×10−5 M；线性范围: 1×10−5–2.5×10−4 M
效应效果
该传感器表现出良好的稳定性和重现性。循环伏安连续扫描 100 次后峰高下降小于 5%；在 pH 7 PBS 中室温保存 30 天，电流响应下降约 5%，对 H2O2、AA、DA、UA 的电催化响应电流可保持初始值的 90% 以上。H2O2 安培检测在两个线性区 RSD 分别为 4.1% 和 4.5%；AA、DA、UA 的 RSD 分别为 3.1%、2.3% 和 3.9%（n=10）。DPV 可在约 0.1、0.3、0.4 V 处分别获得 AA、DA、UA 的清晰氧化峰，实现三者同时检测且无明显干扰。作者认为该无酶传感器具有低成本、低过电位、高电流响应、高灵敏度和高选择性等优点，可用于多功能生物传感器开发。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻璃碳电极（GCE）或氧化铟锡（ITO）电极，提供导电基底与电化学换能界面
- 导电聚合物修饰层：聚(3,4-乙烯二氧噻吩)（PEDOT）由 EDOT 单体电聚合形成，提供导电膜与电催化活性
- 纳米材料修饰层：羧基化多壁碳纳米管（carboxylic MWCNT）负载于 PEDOT 膜表面，提供高比表面积、导电通道并与 PEDOT 静电吸附
- 识别元件：无生物识别元件，依靠 MWCNT–PEDOT 复合膜对 H2O2 的电催化还原及对 AA、DA、UA 的电催化氧化
- 信号标记物：无外源标记物，直接以电化学电流作为信号
- 电解质介质：pH 7.0 磷酸盐缓冲液（PBS），提供离子导电环境
- 辅助电极：Ag/AgCl（饱和 KCl）参比电极与铂丝对电极，用于三电极电化学测量
中文摘要
本文报道了一种基于多壁碳纳米管-聚(3,4-乙烯二氧噻吩)（MWCNT–PEDOT）复合膜修饰电极的无酶过氧化氢（H2O2）生物传感器，并在玻璃碳电极（GCE）和氧化铟锡（ITO）电极上成功构建。在相对于 Ag/AgCl 的 -0.5 V 施加电位下，MWCNT–PEDOT 电极对 H2O2 浓度在 0.1–9.8 mM 范围内呈线性响应，且可观察到两个显著线性区：一个灵敏度为 943 μA mM−1 cm−2，信噪比为 6；另一个灵敏度为 174 μA mM−1 cm−2，信噪比为 4（pH 7 PBS）。传感器在室温下具有良好稳定性，30 天内响应电流变化小于 5%。研究采用循环伏安法（CV）、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）和差分脉冲伏安法（DPV）对传感器进行表征。该传感器还可同时检测抗坏血酸（AA）、多巴胺（DA）和尿酸（UA），可用于开发多功能生物传感器。
英文摘要
An enzyme-free hydrogen peroxide (H2O2) biosensor based on MWCNT-PEDOT film modified electrode has been successfully performed on glassy carbon electrode (GCE) and indium tin oxide (ITO) electrode. At an applied potential of -0.5V vs. Ag/AgCl, the MWCNT-PEDOT electrode exhibited linearly dependence on H2O2 concentration in the range of 0.1-9.8 mM. It can be observed two significantly linear sections. One shows sensitivity of 943 μM mM(-1) cm(-2) with signal/noise of 6; and the other one shows sensitivity of 174 μM mM(-1) cm(-2) with signal/noise of 4 in pH 7 PBS. It also presented excellent stability at room temperature, with a variation of response current less than 5% over 30 days. Moreover, the sensor was characterized by cyclic voltammetry (CV), scanning electronic microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), and different pulse voltammetry (DPV). This sensor also can simultaneously detect AA, DA, and UA and can be utilized to develop multifunctional biosensors.