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，消毒剂样品）、三氯乙酸（TCA，PBS缓冲液）
检测原理
HRP被固定于HA–[BMIM]BF4–CdS纳米棒复合膜中，复合膜中的离子液体提供高离子导电性，CdS纳米棒提供高比表面积，HA维持酶天然结构，从而促进HRP血红素中心与CILE之间的直接电子转移。检测时，HRP的Fe(III)/Fe(II)中心发生可逆电子转移；加入H2O2后，HRP(Fe3+)与H2O2生成Compound I，再经电子还原为Compound II并再生HRP(Fe3+)，产生催化还原电流。TCA则被HRP(Fe(II))催化还原，同时HRP再生并产生催化电流。催化电流随底物浓度增加而增大，高浓度时达到平台，符合Michaelis–Menten动力学。该过程无需外加电子媒介体，属于第三代酶传感器信号机制。
检测灵敏度
H2O2: LOD: 3.30 μmol L−1 (3σ)；线性范围: 10.0–170.0 μmol L−1；斜率: 5.046 μA/(mmol L−1)；Ipc (μA) = 5.046C (mmol L−1) + 18.21；r = 0.999；KMapp: 0.012 mmol L−1
TCA: LOD: 0.53 mmol L−1 (3σ)；线性范围: 1.6–18.0 mmol L−1；斜率: 0.262 μA/(mmol L−1)；Ipc (μA) = 0.262C (mmol L−1) + 0.195；r = 0.999；KMapp: 0.345 mmol L−1
效应效果
文中未报告选择性/抗干扰实验。该电极连续循环伏安扫描50圈后响应无明显下降；4 ℃保存2周保留95.6%初始电流，1个月后下降约9.5%。6个独立制备电极测定6.0 mmol/L TCA的RSD为3.6%。在消毒剂样品中采用标准加入法测定H2O2，回收率为98.7%–104.5%，RSD为1.87%–3.50%。与文献相比，TCA检出限0.53 mmol/L低于Naflon-CdS-Hb/CILE的10.0 mmol/L和{poly-diallyldimethylammonium/Hb}8/PGE的1.98 mmol/L；H2O2检出限3.30 μmol/L低于9.0和12.89 μmol/L。作者认为该HA–CdS–IL复合膜为构建稳定第三代电化学生物传感器提供了平台。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：碳离子液体电极(CILE)，由石墨粉、液体石蜡和[EMIM]EtOSO3组成，提供导电基底与离子液体微环境
- 复合修饰层：透明质酸(HA)、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([BMIM]BF4)和硫化镉(CdS)纳米棒复合膜，提供生物相容三维网络并增强电子转移
- 生物识别/催化元件：辣根过氧化物酶(HRP)，固定于复合膜中，催化H2O2和TCA还原
- 信号产生元件：HRP催化还原H2O2/TCA，产生与底物浓度相关的催化电流（无外加标记物）
- 检测介质：0.1 mol/L磷酸盐缓冲液(PBS, pH 3.0)，作为支持电解质和反应介质
中文摘要
本文制备了由透明质酸（HA）、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[BMIM]BF4）和硫化镉（CdS）纳米棒组成的新型复合材料，并将其用于在碳离子液体电极（CILE）表面固定辣根过氧化物酶（HRP）。该CILE以1-乙基-3-甲基咪唑乙基硫酸盐（[EMIM]EtOSO3）为修饰剂制备。光谱结果表明，HRP在复合膜中保持天然结构。由于所用材料的协同作用，HRP与CILE之间的直接电子转移效率显著提高，在0.1 mol/L磷酸盐缓冲液中呈现一对清晰氧化还原峰，表明实现了HRP的直接电化学。固定HRP对三氯乙酸和H2O2的还原表现出良好电催化活性，并计算了相关电化学参数。基于该电极构建了新型第三代电化学生物传感器，具有良好稳定性和重现性。
英文摘要
A new composite material consisted of hyaluronic acid (HA), ionic liquid 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate ([BMIM]BF(4)) and cadmium sulfide (CdS) nanorod was fabricated and used for the immobilization of horseradish peroxidase (HRP) on the surface of a carbon ionic liquid electrode (CILE), which was prepared with 1-ethyl-3-methyl-imidazolium ethylsulphate ([EMIM]EtOSO(3)) as modifier. Spectroscopic results indicated that HRP remained its native structure in the composite film. Based on the synergistic effect of the materials used, an obvious promotion to the direct electron transfer efficient between HRP and CILE was achieved with a pair of well-defined redox peaks appeared in 0.1 mol L(-1) phosphate buffer solution, indicating the realization of the direct electrochemistry of HRP. The immobilized HRP showed good electrocatalytic activity towards the reduction of trichloroacetic acid and H(2)O(2) with the electrochemical parameters calculated. Based on the fabricated electrode, a new third-generation electrochemical biosensor was constructed with good stability and reproducibility.