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（hydrogen peroxide, H2O2），样品基质为 0.025 M 磷酸盐缓冲液（PBS，pH 7.0）；硫化物（sulfide, S2-/HS-/H2S），样品基质为含 0.5 mM H2O2 的 0.025 M PBS（pH 7.0）
检测原理
该传感器基于 HRP 血红素中心的直接电子转移与酶催化。在充氮 PBS 中，HRP-Fe(III) 与 H2O2 反应生成 Compound I（FeIV=O，P•+），Compound I 再被 H2O2 还原再生 HRP-Fe(III) 并释放 O2；同时 HRP-Fe(III) 在电极表面接受电子生成 HRP-Fe(II)，Fe(II) 与 O2 快速结合形成 HRP-Fe(II)-O2，再在电极还原生成 H2O2 和 HRP-Fe(II)，形成催化循环。H2O2 浓度升高时，催化还原电流随之增大。硫化物可攻击血红素或活性位点，抑制 HRP 催化活性，使 H2O2 还原电流下降，抑制率随硫化物浓度增加而增大。
检测灵敏度
H2O2：LOD: 5 × 10−6 M（S/N=3）；线性范围: 2.9 × 10−5–1.4 × 10−3 M；灵敏度: 19.7 ± 0.5 mA M−1 cm−2；线性方程: i (μA) = 1.34 [H2O2] (mM) + 0.091，R^2 = 0.9949；KappM: 2.14 mM。硫化物：线性范围: 0.2–8 μM；斜率: 7.801 (% μM−1)；R^2 = 0.978；IC50: 5.3 μM；最大抑制率: 70.4%（20 μM）。
效应效果
传感器在充氮 PBS 中循环 50 次后峰高和峰位几乎不变，降解小于 1%；H2O2 安培响应 10 s 内达 95% 稳态，10 次重复 RSD 1.8%。其线性范围宽于部分凝胶/胶原支架 HRP 电极，LOD 低于文献 12.89 μM 和 9.0 μM 的 HRP 电极。硫化物抑制实验重复至少 3 次，输出信号 RSD ≤5%；0.2–8 μM 线性，斜率 7.801 % μM−1，R^2=0.978，20 μM 最大抑制约 70.4%，IC50 5.3 μM。文中未系统考察其他干扰物及实际样品加标回收率，作者认为该无介质直接电子转移体系可用于 H2O2 及水样痕量硫化物监测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻碳电极（GCE），经 10% HNO3 和 2.5% K2Cr2O7 电化学氧化形成 –COOH，提供导电基底与功能化表面
- 第一修饰层：壳聚糖（Chit）膜，溶于 0.5 wt‰ 醋酸，50 ℃ 浸渍 10 h，通过氨基与 GCE 表面羧基相互作用形成正电荷支架
- 第二修饰层：皂土（Laponite）胶体，0.5 mg/mL，浸渍 10 h，通过静电吸引锚定于 Chit 层，形成负电纳米片层支架
- 识别/催化元件：辣根过氧化物酶（HRP），2 mg/mL PBS（pH 6.0）孵育 12 h，通过静电作用嵌入 Laponite/Chit 膜，保留血红素活性中心
- 电解质/样品基质：0.025 M 磷酸盐缓冲液（PBS，pH 7.0），充氮除氧，用于 H2O2 和硫化物抑制实验
- 信号读出装置：CHI 660 电化学工作站，三电极体系（SCE 参比、铂丝对电极、修饰 GCE 工作电极），进行 CV、EIS 和安培检测
中文摘要
本研究采用逐步静电自组装方法，将辣根过氧化物酶（HRP）固定于皂土/壳聚糖（Laponite/Chit）修饰的玻碳电极（GCE）上，构建无试剂过氧化氢（H2O2）生物传感器。X射线光电子能谱（XPS）和电化学阻抗谱（EIS）用于监测各层组装过程。循环伏安法显示，在充氮 0.025 M 磷酸盐缓冲液（PBS，pH 7.0）中，HRP/Laponite/Chit/GCE 呈现一对稳定准可逆峰，Epa=0.024 V、Epc=−0.132 V（vs. SCE），归属于 HRP-Fe(III)/HRP-Fe(II) 直接电子转移，表观电子转移速率常数为 1.82 s−1，过程为表面控制。该自组装酶保持生物活性，对 H2O2 的电催化还原具有快速安培响应（10 s）、宽线性范围（2.9×10−5–1.4×10−3 M）、高灵敏度（19.7±0.5 mA M−1 cm−2）和低检出限（5×10−6 M，信噪比 3）。此外，还初步考察了硫化物对固定化 HRP 的抑制效应。
英文摘要
Horseradish peroxidase (HRP) was successfully incorporated into the laponite/chitosan (Chit)-modified glassy carbon electrode (GCE) using step-by-step self-assembly. The self-assembly processes were monitored by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and electrochemical impedance spectra (EIS). Direct electrochemistry and electrocatalysis of the self-assembled HRP were investigated. Cyclic voltammetry of HRP/laponite/Chit/GCE, in anaerobic phosphate buffer solution (0.025 M PBS, pH 7.0), displayed a pair of stable and quasi-reversible peaks at potentials Epa=0.024 V and Epc=-0.132 V vs. SCE, attributed to the HRP-Fe(III)/HRP-Fe(II) redox couple. The electrochemical reaction of the HRP/laponite/Chit/GCE exhibited a surface-controlled electrode process. The electron transfer rate constant was estimated to be 1.82 s(-1). The self-assembled HRP maintained its biological activity and exhibited an excellent electrocatalytic performance for the reduction of H2O2 with fast amperometric response (10 s), broad linear range (2.9×10(-5) to 1.4×10(-3) M), good sensitivity (19.7±0.5 mA M(-1) cm(-2)) and low detection limit (5×10(-6) M) at a signal-to-noise ratio of 3. Moreover, the inhibitory of sulfide to the self-assembled HRP was also investigated.