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：0.1 M PBS（pH 7.0）缓冲液（脱氧）
检测原理
该传感器利用单油酸甘油酯（MO）液晶立方相包埋血红蛋白（Hb）于玻璃碳电极（GC）表面。MO立方相的反相水连续结构既稳定Hb血红素构象，又通过水通道允许H2O2和质子扩散。Hb血红素铁中心与GC之间发生直接电子转移：FeIII + H+ + e− → FeII。当H2O2进入电极界面时，被Hb-FeII催化还原：2FeII + H2O2 → 2FeIII + 2H2O，再生FeIII并继续接受电子。该循环使H2O2还原产生持续还原电流，电流随H2O2浓度增加而增大，在7.0–239 μM内呈线性；高浓度下出现饱和，符合Michaelis–Menten动力学。整个过程无需外加电子媒介体，属于第三类电化学生物传感器。
检测灵敏度
LOD: 3.1(±0.2) μM；线性范围: 7.0–239 μM；灵敏度: 294 nA/mM；R^2 = 0.9992
效应效果
该传感器在0.1 M PBS（pH 7.0）中对H2O2响应时间约15 s。抗坏血酸、尿酸、葡萄糖及某些氨基酸无显著干扰。储存两周后对100 μM H2O2电流下降约6.8%；同一电极连续13次测定RSD为3.7%，5个独立电极RSD为3.1%。表观Michaelis–Menten常数0.25(±0.03) mM，低于Hb/碳纳米管（41 mM）、Hb/Au–Zrp（0.65 mM）等，表明Hb与H2O2亲和力较高。与Hb/CMC-TiO2-NT（LOD 4.637 μM）、Hb/石墨烯/壳聚糖（LOD 0.51 μM）等相比，其线性范围和检出限具有竞争力。作者认为MO立方相固定化简单、稳定，适合构建无试剂H2O2生物传感器。
传感器的构成
- 基底电极：玻璃碳电极（GC），直径3 mm，作为电子转能器。
- 修饰基质：单油酸甘油酯（MO）液晶立方相，厚度约0.3 mm、约5 mg，形成Pn3m反相水连续结构。
- 生物催化识别元件：血红蛋白（Hb），嵌入MO立方相，血红素Fe中心实现直接电子转移并催化H2O2还原。
- 扩散通道：MO立方相内部水通道，允许H2O2和质子扩散至Hb活性中心。
- 电解液：0.1 M PBS（pH 7.0），脱氧氮气，提供离子导电与质子环境。
- 信号读出：CHI660C电化学工作站三电极体系，Ag/AgCl参比电极、铂丝对电极，在-0.40 V安培法读取还原电流。
中文摘要
本文报道了一种基于血红蛋白直接电子转移的过氧化氢电化学生物传感器。作者以单油酸甘油酯（MO）与水形成的液晶立方相作为固定化基质，将牛血红蛋白（Hb）包埋于玻璃碳电极（GC）表面。该MO立方相具有反相水连续结构，内部水通道允许过氧化氢和质子扩散，同时脂质环境可稳定血红素蛋白构象。循环伏安结果表明，Hb与GC之间发生快速直接电子转移，平均动力学电子转移速率常数ks为3.03(±0.02) s−1。修饰电极保留了Hb的生物活性，对H2O2还原表现出优异的生物电催化活性，表观Michaelis–Menten常数为0.25(±0.03) mM。基于该电极构建了无试剂H2O2生物传感器，在0.1 M PBS（pH 7.0）中线性范围为7.0–239 μM，检出限为3.1(±0.2) μM，并具有良好的稳定性和重现性。
英文摘要
Liquid crystal cubic phase formed with monoolein has been used as immobilizing matrix to host redox protein hemoglobin on glassy carbon electrode surface. The promoted direct electron transfer between hemoglobin and electrode was observed and a large average kinetic electron transfer rate constant k(s) of 3.03(±0.02)s(-1) was estimated. The electrode modified with cubic phase containing hemoglobin retains the bioactivity of hemoglobin and shows excellent bioelectrocatalytic activity to the reduction of hydrogen peroxide with a small apparent Michaelis-Menten constant of 0.25(±0.03)mM. A novel reagentless hydrogen peroxide biosensor was constructed using the hemoglobin-containing cubic phase modified electrode and the proposed hydrogen peroxide biosensor shows a linear range of 7.0-239μM with a detection limit of 3.1(±0.2)μM and good stability and reproducibility.