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（hydrogen peroxide, H2O2）；样品基质：磷酸盐缓冲液（PBS, pH 7.0）
检测原理
HRP 固定于 TTF-TCNQ/MWCNTs 纳米复合膜中，H2O2 扩散至 HRP 活性中心并被催化还原：HRP(Fe3+) 与 H2O2 反应生成 HRP 复合体 I 和水，复合体 I 再经电子和质子还原为复合体 II，最终再生 HRP(Fe3+)。TTF-TCNQ 有机电荷转移复合物与 MWCNTs 共同构成导电网络，桥接 HRP 血红素活性中心与金电极，实现无中介体的直接电子转移。随着 H2O2 浓度升高，酶催化电子转移速率增加，在 0 V 下产生更大的稳态还原电流。MWCNTs 增加电极表面积并促进 TTF-TCNQ 小晶体生长，提高电子通信效率；该传感器无额外信号放大，主要依靠纳米复合膜增强电子传递和酶负载。
检测灵敏度
LOD: 0.5 μM；线性范围: 0.005–1.05 mM（5.0 μM–1.05 mM）；灵敏度斜率: 0.383 A cm2 M−1；R^2 = 0.995
效应效果
传感器在 0 V 下工作，对 H2O2 的响应在 6 s 内达到 95% 稳态。对 0.500 mM H2O2 连续 8 次测定，相对标准偏差为 3.1%；4℃干燥保存 15 天后响应下降约 5%，20 天稳定性实验表明其性能保持良好。其检出限低于部分已报道的 HRP-H2O2 传感器。EQCM 测得 TTF-TCNQ/MWCNTs/Au 上固定化 HRP 的有效 ESAQ 为 0.52±0.02 U mg−1，高于 TTF-TCNQ/Au（0.34±0.01 U mg−1）和 MWCNTs/Au（0.013±0.008 U mg−1），表明复合膜促进直接电子转移。原文未报告实际样品加标回收率、选择性或抗干扰实验。作者认为该类 CTC/CNTs 纳米复合膜有望用于其他生物传感应用。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：金电极（Au），提供导电基底与电子转移界面
- 纳米材料修饰层：多壁碳纳米管（MWCNTs），涂覆于 Au 表面，作为 TTF-TCNQ 晶体生长基质并增强导电性
- 导电盐修饰层：四硫富瓦烯-四氰基对苯醌二甲烷（TTF-TCNQ），原位生长晶体，桥接 HRP 活性中心与电极
- 催化识别元件：辣根过氧化物酶（HRP），固定于 TTF-TCNQ/MWCNTs 膜中，催化 H2O2 还原
- 封闭保护层：明胶（Gel），覆盖酶膜，辅助固定并保护 HRP
- 交联固定层：戊二醛（glutaraldehyde），交联 Gel/HRP 膜，提高稳定性
中文摘要
本文报道了一种新型第三代过氧化氢（H2O2）生物传感器。该传感器以金电极为基底，将多壁碳纳米管（MWCNTs）涂覆于电极表面，并在其上原位生长四硫富瓦烯-四氰基对苯醌二甲烷（TTF-TCNQ）晶体，形成 TTF-TCNQ/MWCNTs 纳米复合膜，再将辣根过氧化物酶（HRP）固定于该膜中，最后用明胶（Gel）覆盖并以戊二醛交联。所得 HRP/TTF-TCNQ/MWCNTs/Au 电极可在 0 V 下对 H2O2 进行生物电催化还原，安培检测线性范围为 0.005–1.05 mM，检出限为 0.5 μM。研究还首次提出基于电化学石英晶体微天平（EQCM）的方法测定固定化 HRP 的有效酶比活性（ESA），结果表明 TTF-TCNQ/MWCNTs/Au 电极上的 ESA 高于 MWCNTs/Au 或 TTF-TCNQ/Au 电极，说明 TTF-TCNQ/MWCNTs 膜有利于 HRP 与电极之间的直接电子转移，是良好的酶固定基质。
英文摘要
A new third-generation biosensor for H(2)O(2) assay was developed on the basis of the immobilization of horseradish peroxidase (HRP) in a nanocomposite film of tetrathiafulvalene-tetracyanoquinodimethane (TTF-TCNQ)/multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) modified gold electrode. The prepared HRP/TTF-TCNQ/MWCNTs/Au electrode was used for the bioelectrocatalytic reduction of H(2)O(2), with a linear range from 0.005 to 1.05 mM and a detection limit of 0.5 microM for amperometric sensing of H(2)O(2). In addition, a novel method on the basis of electrochemical quartz crystal microbalance (EQCM) measurements was proposed to determine the effective enzymatic specific activity (ESA) of the immobilized HRP for the first time, and the ESA was found to be greater at the TTF-TCNQ/MWCNTs/Au electrode than that at the MWCNTs/Au or TTF-TCNQ/Au electrode, indicating that the TTF-TCNQ/MWCNTs film is a good HRP-immobilization matrix to achieve the direct electron transfer between the enzyme and the electrode.