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
阿特拉津（atrazine）；样品基质：土壤样品/土壤提取液（soil samples/soil extract）
检测原理
传感器以垂直生长 TiO2-NTs 为工作电极，Tyr 固定于其表面。检测时，底物对甲酚在 Tyr 催化下氧化为 4-甲基邻苯二酚，再经氧合酶反应生成 2-甲基-1,2-苯醌；醌在电极表面接受电子还原并再生 4-甲基邻苯二酚，形成还原电流 I。阿特拉津与 Tyr 的底物位点竞争性结合，可逆抑制酶催化，使醌生成减少，电流降为 I′。以抑制率 Δi%=(I-I′)/I×100 随阿特拉津浓度升高而增大。TiO2-NTs 的管状结构、亲水性和生物相容性提高酶负载、界面稳定性和电子/物质传输，醌的电化学再生进一步放大信号，实现 ppt 级检测。
检测灵敏度
LOD: 0.1 ppt；线性范围: 0.2 ppt–2 ppb（阿特拉津检测范围）；低浓度线性: 0.2–10 ppt，Δi = 8.461 + 2.741 Catrazine，相关系数 R = 0.9996；高浓度线性: 10 ppt–2 ppb，1/Δi = 0.09029/Catrazine + 0.01939，相关系数 R = 0.9871；对 p-cresol 线性范围: 5×10^-7–1.55×10^-4 M，灵敏度: 1900 mA M^-1
效应效果
传感器在 pH 4.0–8.0 和 25–50 °C 范围内响应稳定；20 次连续测量平均稳态峰电流 0.22 mA，RSD 4.2%；4 周后保留 >90% 初始活性。土壤样品与 HPLC 结果标准偏差 <5%，标准加入法相对误差 <4%，且可检测更低浓度范围，样品前处理更简便。作者指出其可用于土壤阿特拉津空间分布与迁移分析，评估地下水/地表水污染风险；但酶法可能受三嗪类、氨基甲酸酯和有机磷等其他抑制剂干扰。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：钛箔（Ti foil）阳极氧化制备垂直生长二氧化钛纳米管（TiO2-NTs），作为工作电极和纳米支撑结构。
- 表面活化层：2 M NH4Cl 中 -1.5 V 电化学预处理 3 s，活化 TiO2-NTs 表面以利于酶固定。
- 识别/催化元件：酪氨酸酶（tyrosinase, Tyr）固定于 TiO2-NTs 表面，催化对甲酚氧化并被阿特拉津竞争性抑制。
- 交联固定剂：2.5% 戊二醛（glutaraldehyde, GA）水溶液，交联 Tyr 分子，提高固定稳定性。
- 检测底物：对甲酚（p-cresol），在 Tyr 催化下生成 4-甲基邻苯二酚和醌，提供电化学信号。
- 缓冲介质：0.1 M PBS（pH 7.0），维持酶活性与电化学测量环境。
中文摘要
本研究报道了一种基于酪氨酸酶（tyrosinase, Tyr）固定于垂直生长二氧化钛纳米管（TiO2-NTs）表面的阿特拉津（atrazine）生物传感器，其检出限达0.1 ppt。该传感器利用阿特拉津对酪氨酸酶催化活性的竞争性抑制实现检测：在底物对甲酚存在下，Tyr催化生成醌类物质并在电极表面还原产生电流；阿特拉津与酶底物位点结合后降低醌生成量，使电流下降。TiO2-NTs的管状结构、良好生物相容性和亲水性构建了适宜的生物电化学界面，提高了酶负载、电子传递和稳定性，使传感器具有快速响应、高灵敏度和宽检测范围（0.2 ppt–2 ppb）。作者将该传感器用于土壤样品中阿特拉津的检测及其迁移分析，简化了样品前处理，有助于评估阿特拉津对土壤、地下水和地表水的污染风险。
英文摘要
The present study describes an atrazine biosensor with the detection limit of 0.1 part-per-trillion (ppt). The atrazine biosensor is fabricated on tyrosinase-immobilized vertical growth TiO(2) nanotubes (Tyr/TiO(2)-NTs), based on the inhibition of tyrosinase by atrazine. The designed Tyr/TiO(2)-NTs present excellent applicability in atrazine determination, with high sensitivity and stability, and rapid response. The outstanding sensing characteristics for atrazine is attributed to the appropriate bioelectrochemical interface of Tyr/TiO(2)-NTs, resulting from the preponderant tubular structure, excellent biocompatibility, and hydrophilicity of TiO(2)-NTs. The atrazine biosensor possesses a wide detection range from 0.2 ppt to 2 part-per-billion (ppb). The practical application of the biosensor is realized for the determination of atrazine and the analysis of its transport in soil samples. A new method for determination of atrazine in soil samples is thus established, which greatly simplifies the preparation procedure of sample and is helpful to evaluate the pollution risk of atrazine to soil, groundwater, and surface water.