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
酚类化合物（phenolic compounds，包括对苯二酚 hydroquinone、儿茶酚 catechol、间苯二酚 resorcinol、苯酚 phenol、对乙酰氨基酚 acetaminophen）；样品基质：PBS 缓冲液、药片溶液、绿茶、河水。
检测原理
HRP 固定于 Al2O3/CHIT/GCE 表面。在含 H2O2 的 PBS 体系中，HRP 先被 H2O2 氧化生成 Compound I/II 中间体；酚类化合物作为电子供体还原酶中间体，自身被氧化为醌或自由基等电活性产物。这些产物在玻璃碳电极表面发生电化学还原，产生还原电流，电流大小与酚类化合物浓度成正比。Al2O3 纳米颗粒提供大比表面积和催化活化作用，CHIT 提供生物相容微环境并固定 HRP，从而促进电子转移和酶催化效率。
检测灵敏度
对苯二酚（hydroquinone）：LOD: 0.001 mM (based on the S/N = 3)；线性范围: 0.005–70 mM；灵敏度: 518.4 nA mM^-1；R^2 = 0.9996（摘要：5 × 10^-9 M–7 × 10^-5 M，LOD 1 nM）。儿茶酚（catechol）：LOD: 0.02 mM；线性范围: 0.05–102 mM；灵敏度: 309.53 nA mM^-1；R^2 = 0.996。间苯二酚（resorcinol）：LOD: 0.06 mM；线性范围: 0.5–62 mM；灵敏度: 36.53 nA mM^-1；R^2 = 0.995。苯酚（phenol）：LOD: 0.05 mM；线性范围: 0.1–80 mM；灵敏度: 124.85 nA mM^-1；R^2 = 0.991。对乙酰氨基酚（acetaminophen）：LOD: 0.005 mM；线性范围: 0.01–360 mM；灵敏度: 11.54 nA mM^-1；R^2 = 0.998。
效应效果
该传感器对八种酚类化合物均能在约5 s内快速响应，且响应随取代基电子供体共轭能力变化；对硝基苯酚因吸电子基团无明显响应。同一电极在50 mM对苯二酚下RSD为2.14%（n=7），五个电极间RSD为5.09%；4 ℃保存一个月后保留80%初始响应。实际样品加标回收率为：药片1 98.8%、药片2 104.6%、绿茶100.08%、河水103%。其对苯二酚灵敏度518.4 nA mM^-1高于PAH-MWNTs（165 nA mM^-1）和碳纳米管/聚吡咯（8 nA mM^-1）电极，儿茶酚灵敏度309.53 nA mM^-1也高于多种多酚氧化酶电极。作者认为该低成本复合膜适合开发其他生物传感器。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻璃碳电极（GCE），直径 3 mm，经抛光清洗后作为工作电极，提供电子转导与安培信号读出。
- 纳米材料修饰层：纳米氧化铝（Al2O3，40 nm）与壳聚糖（CHIT）复合膜，Al2O3 胶体（2 mg mL^-1）分散于 0.5%（w/v）CHIT 溶液中，形成均匀膜并促进电子转移。
- 识别元件：辣根过氧化物酶（HRP，8 mg mL^-1），固定化于 Al2O3/CHIT 膜中，催化酚类化合物与过氧化氢的氧化还原反应。
- 底物：过氧化氢（H2O2），作为 HRP 氧化底物，驱动酚类催化反应并产生可检测电流。
中文摘要
本文报道了一种基于氧化铝（Al2O3）纳米颗粒-壳聚糖（CHIT）纳米复合材料的辣根过氧化物酶（HRP）生物传感器，用于检测酚类化合物。紫外-可见光谱和傅里叶变换红外光谱表明，HRP 在 Al2O3/CHIT 膜中保持原有结构；扫描电子显微镜用于表征复合膜表面形貌。采用循环伏安法和安培法研究该电化学生物传感器，并对 pH、施加电极电位和过氧化氢浓度等实验参数进行优化。研究了传感器对八种酚类化合物的线性范围、灵敏度和检出限。其中，对苯二酚检测的线性范围为 5×10^-9 M 至 7×10^-5 M，检出限为 1 nM（S/N=3）。优化后的对苯二酚传感器灵敏度达 518.4 nA mM^-1，响应时间约 5 s。
英文摘要
A horseradish peroxidase (HRP) biosensor based on alumina (Al(2)O(3)) nanoparticles-chitosan (CHIT) nanocomposites was developed for the detection of phenolic compounds. UV-Vis spectra and Fourier transform infrared spectra showed that HRP retained its original structure on the Al(2)O(3)/CHIT film. The surface morphologies of the composite films were characterized by scanning electron microscopy. Cyclic voltammetry and amperometry were used to study the proposed electrochemical biosensor. Optimization of the experimental parameters was performed with regard to pH, applied electrode potential and the concentration of hydrogen peroxide. The linear range, sensitivity and detection limit of the biosensor were investigated for eight phenolic compounds. In particular, the linearity of the biosensor for the detection of hydroquinone was obtained from 5 × 10(-9) M to 7 × 10(-5) M with a detection limit of 1 nM (based on the S/N = 3). The optimized biosensor for hydroquinone determination displayed a high sensitivity of 518.4 nA μM(-1) with a response time of ∼5 s.