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
有机磷化合物（organophosphorus compounds, OPs；模型物对氧磷 paraoxon）；样品基质：PBS 缓冲液、天然河水（10 倍稀释加标）
检测原理
该传感器为酶抑制型电化学生物传感器。AChE–AuNPs 被包埋于 CTAB/NaSal 纳米多孔凝胶支架中并涂覆于 SPE 工作电极。AChE 催化底物 ATCh 水解，生成可在 +0.6 V 下电化学氧化的产物，产生安培/循环伏安电流。当样品中存在有机磷化合物（如对氧磷）时，OP 与 AChE 活性位点结合并抑制其催化活性，ATCh 转化减少，氧化电流随 OP 浓度升高而下降。加入 2-PAM 可使被磷酸化的 AChE 复活，电流恢复，证明抑制事件可逆。凝胶支架提供类水微环境，AuNPs 提高 AChE 固定化均匀性与响应，从而增强灵敏度。
检测灵敏度
LOD: 6 pM (10% signal drop)；线性范围: 25–200 pM；chitosan-based sensor LOD: 30 pM
效应效果
该凝胶基传感器表现出较高灵敏度与复活效率。与壳聚糖固定化传感器相比，在相同 AChE–AuNPs 含量下，凝胶修饰 SPE 对 25 pM 对氧磷的电流响应接近 4 倍，且经 5 mM 2-PAM 处理后 AChE 活性几乎完全恢复；壳聚糖传感器响应弱且复活差。检出限由壳聚糖的 30 pM 降至 6 pM。在含约 1500 mg/L 溶解固体的天然河水中，对 10 倍稀释样品加标 20–100 pM 对氧磷可成功检测，显示现场环境水样监测潜力。作者认为该方法简单、快速、生物相容、低成本，适用于多种有毒有机磷化合物现场监测。
传感器的构成
- 换能器电极：丝网印刷电极（SPE）工作电极，提供电化学信号读出。
- 纳米多孔包埋基质：CTAB/NaSal 流动诱导凝胶支架（nanoporous gel scaffold），原位包埋 AChE–AuNPs，维持水化微环境并防止酶聚集/流失。
- 识别元件：乙酰胆碱酯酶（AChE），催化底物反应并被有机磷化合物抑制。
- 纳米材料/信号增强层：金纳米颗粒（AuNPs，8.5–12.0 nm），与 AChE 偶联形成 AChE–AuNPs，提高固定化均匀性与传感响应。
- 检测底物：硫代乙酰胆碱（ATCh，5 mM），AChE 催化后产生可电化学检测信号。
- 复活试剂：2-PAM 复活剂，用于复活被有机磷抑制的 AChE，验证抑制可逆性。
中文摘要
本文报道一种基于微流控过滤装置中流动诱导凝胶化的新型酶固定化方法，用于有机磷化合物生物传感。将乙酰胆碱酯酶-金纳米颗粒偶联物（AChE–AuNPs）与表面活性剂/盐前驱体混合，在微流控窄通道高剪切与拉伸流场中形成不可逆纳米多孔凝胶支架，使 AChE–AuNPs 原位包埋。随后将凝胶涂覆于丝网印刷电极工作电极表面，构建酶抑制型电化学生物传感器。有机磷化合物抑制 AChE 活性，导致底物硫代乙酰胆碱（ATCh）氧化电流下降；加入复活剂 2-PAM 后酶活性可恢复。该传感器对对氧磷（paraoxon）线性范围 25–200 pM，检出限 6 pM，较壳聚糖固定化传感器灵敏度更高，并可在天然河水加标样品中检测，显示现场监测有机磷农药/神经毒剂潜力。
英文摘要
A novel and versatile processing method was developed for the formation of gel scaffolds with in situ AChE-AuNPs immobilization for biosensing of organophosphorus compounds. The biosensor designed by our new approach shows high sensitivity, selectivity and reactivation efficiency. This flow-induced immobilization technique opens up new pathways for designing a simple, fast, biocompatible, and cost-effective process for enhanced sensor performance and on-site monitoring of a variety of toxic organophosphorus compounds.