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
磷酸盐（phosphate，以磷酸二氢钾/磷酸氢二钾形式），样品基质为真实水样（河流、湖泊、废水等），检测缓冲液为0.1 M柠檬酸缓冲液（pH 6.0）并含20 mM麦芽糖。
检测原理
该传感器以平面Au叉指电极为换能器，工作电极上固定三层MP/BSA/GA复合酶膜，参考电极固定BSA/GA膜。检测时，磷酸盐（phosphate）进入酶膜，与缓冲液中的麦芽糖（maltose）在MP催化下反应生成α-D-葡萄糖-1-磷酸和β-D-葡萄糖。该酶促反应改变酶膜内离子和质子分布；在0.1 M柠檬酸缓冲液（pH 6.0）中，缓冲物种可携带质子形成额外扩散通道，使叉指电极间溶液电导发生局部变化。仪器以100 kHz、10 mV交流激励测量工作电极与参考电极的差分电导，ΔS=Sn-S0随磷酸盐浓度升高而增大，从而实现定量检测。单酶体系减少了多酶级联带来的底物交叉干扰。
检测灵敏度
LOD: 1.0 μM；线性范围: 1.0 μM–20 μM、20 μM–400 μM；灵敏度斜率: 0.298 μS/μM（1.0–20 μM段）、0.133 μS/μM（20–400 μM段）；R^2 = 0.9942（1.0–20 μM段）、0.9993（20–400 μM段）。
效应效果
传感器对SO4^2-、Cl-、NO3-、NO2-、HCO3-（200 μM）无明显干扰。在0.1 M柠檬酸缓冲液（pH 6.0）中4 °C储存两个月仍保持良好稳定性；操作稳定性方面，前一周较稳定，两周后保持初始响应70%以上，三周后下降约50%，若检测频率低于5次/周期，约两个月可保持70%响应。真实水样加标回收率为98%–113%（Saône River 113%、Givors Entrée 98%、Givors Intermédiaire 106%）。与多酶安培磷酸盐传感器相比，其检出限相当，但线性范围更宽、响应约10 s、温度适应20–50 °C，且结构简单、成本低，适合河流、湖泊和废水等现场监测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：陶瓷基底（ceramic support）上蒸镀50 nm Ti粘附层和150 nm Au叉指电极，叉指宽度与间距均为20 μm，敏感面积约1.0 mm²，环氧树脂绝缘。
- 工作酶膜：三层重叠的麦芽糖磷酸化酶（MP）/BSA/甘油复合膜，每层0.5 μL，10% w/w MP与BSA、10%甘油于0.1 M柠檬酸缓冲液（pH 6.0），经饱和GA蒸气交联20 min并干燥20 min。
- 参考酶膜：另一叉指电极上滴涂0.5 μL 10% BSA、10%甘油于0.1 M柠檬酸缓冲液（pH 6.0），同样GA蒸气交联，作为差分参考电极。
- 识别元件：麦芽糖磷酸化酶（MP, EC 2.4.1.8，重组大肠杆菌来源），催化麦芽糖与磷酸盐反应，产生膜内离子/质子变化。
- 交联剂：戊二醛（GA）饱和蒸气，使MP与BSA形成共价交联复合膜，固定酶并控制扩散。
- 膜内稳定/载体组分：牛血清白蛋白（BSA）与甘油，调节MP/BSA比例、维持酶活性并降低泄漏。
- 反应底物：麦芽糖（maltose，20 mM），作为MP催化磷酸盐检测的底物，存在于检测缓冲液中。
- 信号读出：100 kHz、10 mV峰峰值交流激励下，SR510锁相放大器记录工作电极与参考电极间的差分电导ΔS。
中文摘要
本文报道了一种用于磷酸盐检测的电导生物传感器。将重组大肠杆菌来源的麦芽糖磷酸化酶（MP）与牛血清白蛋白（BSA）混合后，滴涂于平面叉指电极敏感区，并在饱和戊二醛（GA）蒸气中交联，形成三层复合酶膜；另一电极制备仅含BSA的参考膜。系统考察了酶负载层数、GA蒸气暴露时间、工作缓冲液pH与浓度及温度对灵敏度、检出限、动态范围、操作和储存稳定性的影响。传感器在20–50 °C范围内工作良好，约10 s达到稳态电导的90%。磷酸盐检测具有两个线性范围：1.0–20 μM（检出限1.0 μM）和20–400 μM。在0.1 M柠檬酸缓冲液（pH 6.0）中4 °C储存两个月仍保持良好稳定性，且SO4^2-、Cl-、NO3-、NO2-、HCO3-等阴离子无明显干扰，适用于真实水样中磷酸盐的现场检测。
英文摘要
A conductometric biosensor for phosphate detection was developed using maltose phosphorylase (MP) from recombinant Escherichia coli immobilized on a planar interdigitated electrode by cross-linking with saturated glutaraldehyde (GA) vapour in the presence of bovine serum albumin (BSA). The process parameters for the fabrication of the mono-enzymatic sensor and various experimental variables such as the enzyme loading, time of immobilization in saturated GA vapour, working buffer solution and temperature were investigated with regard to their influence on sensitivity, detection limit, dynamic range, operational and storage stability. The biosensor can work well at the temperature between 20 degrees C and 50 degrees C, and reach 90% of steady-state conductance in about 10s. The sensor has two linear ranges, one is from 1.0 microM to 20 microM phosphate with a detection limit of 1.0 microM, and the other is between 20 microM and 400 microM phosphate. When stored in citrate buffer (0.1M, pH 6.0) at 4 degrees C, the biosensor showed good stability over two months. No obvious interference from other anionic species like SO(4)(2-), Cl(-), NO(3)(-), NO(2)(-) and HCO(3)(-) was detected. The biosensor is suitable for use in real water samples.