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（H2O2）；样品基质：0.1 M磷酸盐缓冲液（PBS，pH 7.0）含0.1 M KCl
检测原理
该传感器采用无酶电催化机制。Cu–Mg–Al CLDH修饰在玻碳电极表面，其多孔结构增大有效比表面积并促进H2O2向活性位点传质。在-0.1 V固定电位下，CLDH中的Cu(II)在电极上被还原为Cu(I)，Cu(I)随即与H2O2发生化学反应，将H2O2还原为H2O并再生Cu(II)，形成连续催化循环。随着H2O2浓度升高，单位时间内催化还原事件增多，电极表面电子转移速率增大，因而产生与H2O2浓度成正比的还原电流。该过程不依赖天然过氧化物酶，避免了酶失活和泄漏，信号直接由安培电流读出。
检测灵敏度
LOD: 0.5 μM (S/N = 3)；线性范围: 1–100 μM；灵敏度: 29.51 μA mM−1
效应效果
该传感器在-0.1 V下对H2O2的安培响应在6 s内达到95%稳态。稳定性测试中，在-0.15至+0.3 V范围内连续循环300圈后，1.0 mM H2O2的还原峰电流仍保留91%，且无明显电位漂移。7个独立制备电极对1.0 mM H2O2的响应RSD为2.3%。选择性方面，0.1 mM抗坏血酸、葡萄糖、多巴胺、L-酪氨酸和尿酸对H2O2响应的影响可忽略，溶解氧也未产生明显干扰。作者认为该传感器线性范围宽、检出限低，性能优于文献中部分H2O2传感器，并适用于制药、临床和工业检测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻碳电极（GCE，直径3 mm），提供电子传导与信号采集基础
- 纳米材料修饰层：Cu–Mg–Al煅烧层状双氢氧化物（CLDH），由Cu–Mg–Al层状双氢氧化物（LDH）在500 °C煅烧7 h获得，多孔结构提供大比表面积和传质通道
- 识别/催化元件：Cu–Mg–Al CLDH中的Cu(II)/Cu(I)可逆电对，作为模拟过氧化物酶催化H2O2还原
- 电解质介质：0.1 M磷酸盐缓冲液（PBS，pH 7.0）含0.1 M KCl，维持近中性环境并提供离子导电
- 参比电极：饱和甘汞电极（SCE），提供稳定电位参考
- 辅助电极：铂丝（Pt），完成三电极回路
- 检测仪器：CHI660C电化学工作站，进行循环伏安（CV）和安培检测，输出电流信号
中文摘要
本研究探索了一种基于Cu–Mg–Al煅烧层状双氢氧化物（CLDH）修饰电极的无酶生物传感器。Cu–Mg–Al CLDH可显著促进过氧化氢（H2O2）与玻碳电极（GCE）之间的电子转移，并用于非酶法H2O2传感。结果表明，该材料对H2O2还原具有优异的电催化性能、高灵敏度、良好重现性、长期稳定性和快速安培响应，有望作为人工模拟酶用于H2O2传感器。该工作展示了将简单Cu–Mg–Al CLDH作为电子介体构建高效H2O2生物传感器的途径，具有在简单、稳健、易制备分析方案中的应用潜力。与传统酶法相比，该无酶电极可避免酶易失活、泄漏以及制备纯化耗时昂贵等问题，为H2O2检测提供了一种低成本、易制备的替代方案。
英文摘要
An enzymeless biosensor was explored from Cu-Mg-Al calcined layered double hydroxide (CLDH) modified electrode in this study. The Cu-Mg-Al CLDH greatly promotes the electron transfer between H(2)O(2) and GCE, and it is exemplified toward the non-enzymatic sensing of H(2)O(2). The results indicate that the Cu-Mg-Al CLDH exhibits excellent electrocatalytic property, high sensitivity, good reproducibility, long-term stability, and fast amperometric response toward reduction of H(2)O(2), thus is promising for the future development of man-made mimics of enzyme in H(2)O(2) sensors. This work opens a way to utilize simply Cu-Mg-Al CLDH as an electron mediator to fabricate an efficient H(2)O(2) biosensor, which exhibits great potential applications in varieties of simple, robust, and easy-to-make analytical approaches in the future.