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，hydrogen peroxide）；样品基质：0.1 M PBS（pH 6.0）缓冲液
检测原理
该传感器以Au电极为换能基底，ATP自组装层经重氮化形成diazo-ATP导电界面，Th通过重氮偶联共价固定于界面。Th作为电活性介质可直接与电极进行电子转移，并对H2O2具有电催化作用。当H2O2存在时，Th(red)催化还原H2O2生成Th(Ox)和H2O，随后Th(Ox)在电极表面接受电子和质子再生为Th(red)。H2O2浓度越高，界面电催化还原电流越大。diazo-ATP层降低电子转移电阻，促进Th与电极间电子传递；在−0.25 V安培条件下，还原电流随H2O2浓度增加而增大，从而实现无酶、无试剂的电化学检测。
检测灵敏度
LOD: 6.7 × 10−7 M；线性范围: 1.0 × 10−6–6.38 × 10−3 M；R^2 = 0.9991
效应效果
该传感器在0.1 M PBS（pH 6.0）中对H2O2的安培响应时间小于3 s，线性范围宽于部分Th基传感器，如Th-NWs/GCE的2.5×10−6–2.8×10−3 M和TH/MWCNT/Nf/PIGE的1.37×10−6–3.44×10−4 M。重复性方面，11次连续测定RSD为2.6%；6个独立制备传感器的批间RSD为2.9%。稳定性方面，4 ℃保存150 d后仍保留初始响应的97.9%以上。论文未报告选择性、抗干扰、实际样品加标回收率或与ELISA/HPLC/qPCR等方法的对比。作者认为该无酶、无试剂策略可用于更多电活性分子的稳定固定，并拓展至电化学传感器、生物传感器和电催化分析。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：金电极（Au electrode），经抛光、piranha solution（H2SO4/H2O2）和电化学活化，提供电子转导界面
- 自组装修饰层：4-氨基硫酚（ATP）自组装单分子层，通过Au–S键结合于Au表面，提供氨基反应位点
- 重氮化修饰层：ATP氨基经NaNO2/HCl重氮化形成的重氮基团（diazo-ATP），提高界面导电性并作为共价偶联位点
- 识别/电催化元件：硫黄素（Th），通过重氮偶联共价固定，作为电活性介质催化H2O2还原
- 信号标记/电催化介质：Th氧化还原对（Th(red)/Th(Ox)），产生可测还原电流信号
- 检测介质：0.1 M PBS（pH 6.0），提供质子与离子导电环境
- 电化学读出体系：Ag/AgCl参比电极、Pt辅助电极与CHI 832B/CHI 660C电化学分析仪，完成CV/EIS/安培测量
中文摘要
本文报道了一种基于共价固定硫黄素（Th）于金电极表面的新型电化学传感平台。该策略首先将4-氨基硫酚（ATP）在金电极上自组装成单分子层，随后在低温酸性条件下用亚硝酸钠对ATP的氨基进行重氮化，再让Th与重氮基团发生偶联，形成稳定的共价重氮键。循环伏安法显示固定后的Th具有清晰可逆的氧化还原峰；重氮化ATP单分子层表现出优良导电性，有利于电子传递并提升过氧化氢（H2O2）检测灵敏度。由于π–π堆积作用和共价重氮键的共同稳定作用，固定化Th具有良好稳定性。在优化条件下，该无酶、无试剂传感器对H2O2可在3 s内快速响应，线性范围为1.0×10−6至6.38×10−3 M，检出限为6.7×10−7 M。该界面构建方法有望推广至更多电活性分子的固定化，并应用于电化学传感器、生物传感器和电催化等领域。
英文摘要
A novel electrochemical sensing platform by modification of electroactive thionine (Th) onto gold electrode surface was constructed, which was realized by diazotization of 4-aminothiophenol (ATP) self-assembled monolayer, followed by coupling of Th with the diazonium group to form a covalent diazo bond. A pair of well-defined redox peaks of Th was observed in the cyclic voltammetric measurement. The resulting diazo-ATP monolayer displayed superior electrical conductivity, which contributed to the sensitive detection of hydrogen peroxide (H(2)O(2)). The immobilized Th also showed a remarkable stability, which may benefit from the π-π stacking force and the covalent diazo bond between diazo-ATP and Th molecules. Under the optimized experimental conditions, the current fabricated non-enzyme and reagentless sensor could show a rapid response to H(2)O(2) within 3s and a linear calibration plot ranged from 1.0 × 10(-6) to 6.38 × 10(-3)M with a detection limit of 6.7 × 10(-7)M. The current fabrication strategy of electroactive interface is expected to be used as a versatile route for the immobilization of more electroactive molecules and offer more opportunities for the applications in electrochemical sensor, biosensor, electrocatalysis, etc.