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
对氧磷（paraoxon）；样品基质：PBS缓冲液（50 mM，pH 7.54）流动注射水溶液
检测原理
对氧磷（paraoxon）扩散进入LbL纳米复合膜，被固定于氧化MWNT上的有机磷水解酶（OPH）催化水解，磷酸三酯键断裂生成对硝基酚（PNP）。PNP扩散至玻璃碳电极表面，在约0.90 V发生电化学氧化，产生阳极电流；电流大小与paraoxon浓度呈线性关系。氧化MWNT提供高比表面积和导电通道，促进酶固定与电子转移；PEI/DNA静电交替层控制膜厚、渗透性和酶负载。酶催化循环使少量酶可连续转化底物，形成化学放大；多层膜在9层内信号随层数增加，11层后因扩散限制和电子通信减弱而饱和。
检测灵敏度
LOD: 77 nM；线性范围: 0–10 μM；灵敏度: 0.074 μA μM^-1 cm^-2
效应效果
该传感器在0–10 μM范围内对paraoxon呈线性响应，灵敏度为0.074 μA μM^-1 cm^-2，检出限77 nM，低于表1中MWNT/OPH（LOD 0.800 μM）、荧光探针（160 μM）和丝网印刷电极（0.10 μM）等报道。五个新制备电极校准斜率RSD为6.0%。4 ℃缓冲液储存两个月保留85%初始响应，6个月降至45%；用新鲜MWNT-OPH溶液浸泡15 min可恢复至约95%。未报告实际样品加标回收率或抗干扰实验，但作者强调其结构明确、可再生、适合长期生物传感。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻璃碳电极（GCE），经NaOH处理和1.2 V负电荷化，提供导电基底与电子转移动力。
- 纳米材料修饰层：氧化多壁碳纳米管（oxidized MWNT）与聚乙烯亚胺（PEI）形成阳离子MWNT-PEI层，提供高比表面积、导电性和锚定表面。
- 纳米材料修饰层：氧化MWNT与DNA形成阴离子MWNT-DNA层，与MWNT-PEI静电交替组装，形成缓冲/间隔层。
- 识别/催化元件：有机磷水解酶（OPH）经EDC/NHS酰胺化固定于氧化MWNT，形成MWNT-OPH层，催化paraoxon水解。
- 信号产物：对硝基酚（PNP），由OPH催化paraoxon生成，在约0.90 V发生电化学氧化产生电流。
- 缓冲介质：50 mM PBS（pH 7.54），维持酶活性和离子环境。
- 再生层：新鲜MWNT-OPH溶液，浸泡15 min再沉积活性酶层，恢复约95%响应。
中文摘要
报道了一种新型、易再生的纳米复合界面，基于层状自组装（LbL）的阳离子/阴离子碳纳米管生物聚合物层。提出简单方法制备由氧化多壁碳纳米管（MWNT）交替层组成的纳米结构，其上分别固定阳离子酶有机磷水解酶（OPH，MWNT-OPH）或阴离子DNA（MWNT-DNA）。碳纳米管具有大比表面积、高长径比和优良导电性，可在界面可靠固定酶并促进电子转移。热重分析和拉曼光谱表征氧化MWNT；傅里叶变换红外光谱证明MWNT表面功能化及OPH成功固定；扫描电镜显示超声使MWNT变短，LbL形成连续层状表面。用吸收光谱和电化学分析表征生物聚合物层催化活性。结果表明该方法可制备结构明确、性质可控的催化多层膜，用于生物传感，界面可通过简单程序再活化，并具备高灵敏度、可靠校准和稳定电化学响应。
英文摘要
A novel, easily renewable nanocomposite interface based on layer-by-layer (LbL) assembled cationic/anionic layers of carbon nanotubes customized with biopolymers is reported. A simple approach is proposed to fabricate a nanoscale structure composed of alternating layers of oxidized multiwalled carbon nanotubes upon which is immobilized either the cationic enzyme organophosphorus hydrolase (OPH; MWNT-OPH) or the anionic DNA (MWNT-DNA). The presence of carbon nanotubes with large surface area, high aspect ratio and excellent conductivity provides reliable immobilization of enzyme at the interface and promotes better electron transfer rates. The oxidized MWNTs were characterized by thermogravimetric analysis and Raman spectroscopy. Fourier transform infrared spectroscopy showed the surface functionalization of the MWNTs and successful immobilization of OPH on the MWNTs. Scanning electron microscopy images revealed that MWNTs were shortened during sonication and that LbL of the MWNT/biopolymer conjugates resulted in a continuous surface with a layered structure. The catalytic activity of the biopolymer layers was characterized using absorption spectroscopy and electrochemical analysis. Experimental results show that this approach yields an easily fabricated catalytic multilayer with well-defined structures and properties for biosensing applications whose interface can be reactivated via a simple procedure. In addition, this approach results in a biosensor with excellent sensitivity, a reliable calibration profile, and stable electrochemical response.