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
儿茶酚（catechol, CAT）；样品基质：0.1 M PBS（pH 7.0）缓冲液
检测原理
该传感器基于HB与HRP在LDH层间的直接电化学及协同电催化。ITO/PEI/PSS基底上交替组装LDH纳米片与HB、HRP，形成有序超薄膜，LDH层间限域使蛋白保持天然构象并促进电子转移。工作时，膜中血红素Fe(III)在电极表面获得电子还原为Fe(II)，同时将儿茶酚氧化为醌或自由基产物（catechol*）；Fe(II)再被电极氧化再生，catechol*在电极上发生电化学还原。该过程无需H2O2参与，阴极峰电流随儿茶酚浓度增加而增大，从而实现电化学检测。
检测灵敏度
LOD: 5 μM (S/N = 3)；线性范围: 6.0 × 10−6–1.7 × 10−4 M（6–170 μM）；校准方程: i (μA) = 4.6854 + 0.1312c (μM)；灵敏度斜率: 0.1312 μA/μM；相关系数: 0.9995（摘要 r = 0.999）
效应效果
该双蛋白/LDH修饰电极表现出稳定的直接电化学行为，在0.1 M PBS（pH 7.0）中连续循环伏安扫描两次各5圈后峰电流基本不变；4 ℃保存2个月后峰电流仍保持初始值的95%。同一电极连续10天测量可保持初始电流的90.0%；5个不同电极的重现性RSD小于3.0%。与单蛋白(LDH/HB/LDH/HB)2或(LDH/HRP/LDH/HRP)2修饰电极相比，双蛋白体系具有更高的峰电流和更明显的儿茶酚电催化活性，说明HB与HRP存在协同效应。该体系无需H2O2试剂，避免高浓度H2O2使蛋白失活和低浓度响应弱的问题。作者认为该策略可用于构建其他双酶生物传感器，适用于电分析。
传感器的构成
- 基底电极：ITO玻璃（indium–tin oxide, ITO），导电工作电极。
- 前驱体修饰层：PEI/PSS薄膜（PEI, MW=50,000；PSS, MW=70,000），形成负电荷表面并促进LDH纳米片沉积。
- 无机纳米片层：Ni–Al-LDH纳米片（layered double hydroxide, LDH），带正电，提供层间限域微环境并促进电子转移。
- 蛋白催化层：血红蛋白（HB）与辣根过氧化物酶（HRP）交替单层，作为含血红素的电催化识别元件。
- 多层结构：(LDH/HB/LDH/HRP)n超薄膜，n=2用于传感，控制膜厚、蛋白负载量与有序堆叠。
中文摘要
本文报道了一种双蛋白/层状双氢氧化物（LDH）超薄膜的制备：通过层层自组装（LBL）技术，将血红蛋白（HB）和辣根过氧化物酶（HRP）分子与LDH纳米片交替组装，并考察其对儿茶酚氧化的电催化性能。XRD结果表明，HB–HRP/LDH超薄膜在垂直于基底方向具有长程堆叠有序结构，两种蛋白分别以单层形式容纳于LDH层间。SEM图像显示膜表面连续均匀，AFM测得其均方根粗糙度约10.2 nm。HB–HRP/LDH膜修饰电极表现出稳定的蛋白直接电化学氧化还原行为。此外，基于两种蛋白的协同效应，该电极对儿茶酚氧化表现出显著的电催化活性。所构建的儿茶酚生物传感器具有较宽线性响应范围（6–170 μM，r=0.999）、较低检出限（5 μM）、较高灵敏度和良好重现性。
英文摘要
This paper reports the fabrication of a bi-protein/layered double hydroxide (LDH) ultrathin film in which hemoglobin (HB) and horseradish peroxidase (HRP) molecules were assembled alternately with LDH nanosheets via the layer-by-layer (LBL) deposition technique, and its electrocatalytic performances for oxidation of catechol were demonstrated. The results of XRD indicate that the HB-HRP/LDH ultrathin film possesses a long range stacking order in the normal direction of the substrate, with the two proteins accommodated in the LDH gallery respectively as monolayer arrangement. SEM images show that the film surface exhibits a continuous and uniform morphology, and AFM reveals the Root-Mean-Square (RMS) roughness of ∼10.2 nm for the film. A stable direct electrochemical redox behavior of the proteins was successfully obtained for the HB-HRP/LDH film modified electrode. In addition, it exhibits remarkable electrocatalytic activity towards oxidation of catechol, based on the synergistic effect of the two proteins. The catechol biosensor in this work displays a wide linear response range (6-170 μM, r=0.999), low detection limit (5 μM), high sensitivity and good reproducibility.