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
过氧亚硝酸盐（peroxynitrite, ONOO−）；样品基质：PBS 缓冲液、大鼠血浆、细胞培养液（HBSS）
检测原理
传感器以 Pt 微电极为工作电极，表面电聚合 DPB 单体并与 Mn2+ 配位形成 Mn-pDPB 导电聚合物复合物，再电沉积 AuNPs 并浸涂 PEI 层。ONOO− 透过 PEI 层到达 Mn-pDPB 催化位点，Mn2+/Mn3+ 氧化还原对介导 ONOO− 的电催化还原，使其降解为 NO2 和 NO3，同时发生电子转移。在 0.2 V 恒定电位下，电极表面还原反应产生稳态计时电流；ONOO− 浓度越高，单位时间内电子转移越多，稳态电流越大。PEI 层排斥阳离子并减少蛋白污损，提高对 O2、H2O2、超氧等的抗干扰能力。该体系通过 Mn2+ 电催化增强电子转移，实现低浓度 ONOO− 的灵敏检测。
检测灵敏度
LOD: 1.9 (±0.2) × 10^-9 M (S/N = 3)；线性范围: 2.0 × 10^-8–5.0 × 10^-7 M；灵敏度: 0.157 ± 0.007 µA/µM；相关系数: 0.994；血浆加标斜率: 0.16 ± 0.04 µA/µM；血浆加标相关系数: 0.990
效应效果
该传感器对 O2、H2O2 和超氧等干扰物响应小，PEI 层可阻止阳离子透过并减少蛋白污损；加入 ONOO− 清除剂尿酸后电流迅速回落至基线，证实信号来自 ONOO−。电极可重复使用 8 次，5 次实验 RSD 为 3.4%；两个月后灵敏度保持 86%，95% 稳态响应时间约 15 s。大鼠血浆加标回收率为 95%–98%，RSD 5.8%，测得 ONOO− 平均浓度 4.52 ± 0.33 µM。其线性范围和检出限较此前四氨基酞菁复合物膜及体外 ONOO− 传感方法低两个数量级。PMA 刺激 YPEN-1 细胞可分泌 ONOO−，对应电流 1.2 µA、浓度 8.0 (±0.5) × 10^-8 M，显示可用于氧化应激和药物筛选监测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：100 µm 直径 Pt 微电极（Pt tip），作为工作电极传导电子
- 导电聚合物骨架：pDPB（聚-2,5-双(2-噻吩基)-1H-吡咯-1-(对苯甲酸)），由 DPB 单体电聚合形成
- 识别/催化层：Mn-pDPB 复合物（Mn2+ 与 pDPB 羧基配位），选择性增强 ONOO- 还原
- 纳米修饰层：AuNPs（金纳米颗粒），电沉积于 Mn-pDPB 表面
- 选择性/抗污层：PEI（聚乙烯亚胺）薄膜，浸涂于表面，提高选择性和稳定性并减少蛋白污损
- 电化学测量体系：Ag/AgCl 参比电极与 Pt 线对电极，与 Pt 工作电极组成三电极体系
中文摘要
开发了一种基于新型锰-[聚-2,5-双(2-噻吩基)-1H-吡咯)-1-(对苯甲酸)]（Mn-pDPB）复合物的过氧亚硝酸盐（ONOO−）生物传感器。首先合成 DPB 单体并电聚合，以提供与 Mn2+ 形成配合物的聚合物骨架。通过磁动势（MMF）模拟、X 射线光电子能谱（XPS）和循环伏安法对 Mn-pDPB 复合物进行表征。该复合物选择性增强 ONOO− 的还原过程，并以此作为计时电流检测的分析信号。在复合物表面涂覆聚乙烯亚胺（PEI）层以提高选择性和稳定性。计时电流校准曲线显示水动力范围为 2.0×10−8–5.0×10−7 M，基于 S/N=3 的检出限为 1.9(±0.2)×10−9 M。在 100 µm 直径 Pt 尖端制备的微生物传感器被用于真实大鼠血浆样品中加标 ONOO− 的检测。此外，利用 YPEN-1 细胞体外考察了微生物传感器的可靠性与长期稳定性，结果具有应用前景。
英文摘要
A peroxynitrite (ONOO(-)) biosensor has been developed through the preparation of a new manganese-[poly-2,5-di-(2-thienyl)-1H-pyrrole)-1-(p-benzoic acid)] (Mn-pDPB) complex. DPB monomer was first synthesized and polymerized for the purpose of providing a polymer backbone for complex formation with Mn(2+) ion. The Mn-pDPB complex was characterized via Magnetomotive Force (MMF) simulation, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and cyclic voltammetry. The complex selectively enhanced the reduction process of ONOO(-) which was used as the analytical signal for chronoamperometric detection. A polyethyleneimmine (PEI) layer was coated on the complex surface to increase selectivity and stability. The chronoamperometric calibration plot showed the hydrodynamic range of 2.0 × 10(-8)-5.0 × 10(-7) M. The detection limit was determined to be 1.9 (±0.2) × 10(-9) M based on S/N = 3. The microbiosensor, fabricated on a 100 μm diameter Pt tip, was applied in a real rat plasma sample for the detection of spiked concentrations of ONOO(-). The reliability and long-term stability of the microbiosensor was also examined with YPEN-1 cells in vitro, and the results shown were promising.