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
儿茶酚（catechol）、苯酚（phenol）、对甲酚（p-cresol）、对氯酚（p-chlorophenol）；样品基质：水样（water samples）及PBS缓冲液
检测原理
酪氨酸酶（Tyr）作为识别元件，在氧气存在下催化儿茶酚（catechol）氧化生成邻醌（o-quinone）和水；生成的邻醌扩散至电极表面并在−0.2 V下发生两电子两质子电化学还原，重新生成儿茶酚，形成可循环的酶促电催化过程。随着儿茶酚浓度升高，单位时间内生成的邻醌增多，电极还原电流增大。PASE通过π–π作用吸附于氧化石墨烯（GO）并以NHS酯与Tyr–Au表面氨基形成酰胺键，提高酶负载和固定稳定性；GO的高比表面积和导电性、金纳米颗粒（AuNPs）的生物相容性与电子转移促进作用形成GO–Au协同放大，使传感器在6 s内达到稳态电流。
检测灵敏度
LOD: 2.4 × 10−8 M (S/N = 3)；线性范围: 8.3 × 10−8–2.3 × 10−5 M；灵敏度斜率: 0.16 μA/μM；R^2 = 0.9980
效应效果
该传感器对10 μM儿茶酚重复检测RSD为3.9%，10个独立电极批间RSD为5.1%；4℃储存20天后保留89%活性，2个月后约54%。对儿茶酚、对甲酚、对氯酚和苯酚的灵敏度分别为160、153、142和84 mA M−1，对邻氨基苯酚、间苯二酚和对乙酰氨基苯酚低于2 mA M−1。10 μM儿茶酚存在下，10 mM K+、Na+、Cl−、HPO4^2−、H2PO4−、Ac−、NO3−、Cu2+，100 μM硝基苯及1 mM乙醇、丙酮、葡萄糖无明显干扰，10 μM硝基苯酚仅轻微负误差。水样加标回收率为94.2%–104.7%，适合酚类现场分析。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：丝网印刷电极（SPE），工作电极为碳墨，参比电极为Ag/AgCl，辅助电极为碳墨；提供一次性电化学检测平台。
- 纳米材料修饰层：氧化石墨烯（GO）片层，经1-芘丁酸琥珀酰亚胺酯（PASE）非共价功能化形成PASE–GO；提供高比表面积和电子转移通道。
- 连接分子：PASE，芘基通过π–π作用吸附于GO，NHS酯与Tyr–Au表面氨基形成酰胺键；实现酶共价固定。
- 识别元件：酪氨酸酶（Tyr）保护的金纳米颗粒（Tyr–Au）；Tyr催化儿茶酚氧化为邻醌，AuNPs维持酶活性并促进电子转移。
- 信号放大元件：金纳米颗粒（AuNPs）与氧化石墨烯（GO）协同；增强邻醌在电极表面的电催化还原电流。
中文摘要
通过1-芘丁酸琥珀酰亚胺酯（PASE）吸附于氧化石墨烯（GO）片层并与酪氨酸酶保护的金纳米颗粒（Tyr–Au）表面氨基共价结合，构建了一种高效酶基丝网印刷电极（SPE）。首先，双功能分子PASE通过π–π作用组装到GO片层上；随后，Tyr–Au被固定于PASE–GO片层，形成生物相容性纳米复合材料，并涂覆于SPE工作电极表面。采用原子力显微镜（AFM）、透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）对纳米复合材料及修饰电极表面进行表征。得益于GO–Au协同效应和杂化材料良好的生物相容性，所制备的一次性生物传感器（Tyr–Au/PASE–GO/SPE）对儿茶酚表现出快速（<6 s）安培响应、高灵敏度和良好储存稳定性。该方法对儿茶酚在8.3×10−8至2.3×10−5 mol/L范围内线性良好，相关系数平方为0.9980，定量限为8.2×10−8 mol/L（S/N=10），检出限为2.4×10−8 mol/L（S/N=3），米氏常数为0.027 mmol/L。该一次性酪氨酸酶生物传感器有望用于酚类化合物的快速、低成本和现场分析。
英文摘要
A highly efficient enzyme-based screen printed electrode (SPE) was obtained by using covalent attachment between 1-pyrenebutanoic acid, succinimidyl ester (PASE) adsorbing on the graphene oxide (GO) sheets and amines of tyrosinase-protected gold nanoparticles (Tyr-Au). Herein, the bi-functional molecule PASE was assembled onto GO sheets. Subsequently, the Tyr-Au was immobilized on the PASE-GO sheets forming a biocompatible nanocomposite, which was further coated onto the working electrode surface of the SPE. The characterization of obtained nanocomposite and modified SPE surface was investigated by atomic force microscopy (AFM), transmission electron microscopy (TEM) and scanning electron microscopy (SEM). Attributing to the synergistic effect of GO-Au integration and the good biocompatibility of the hybrid-material, the fabricated disposable biosensor (Tyr-Au/PASE-GO/SPE) exhibited a rapid amperometric response (less than 6s) with a high sensitivity and good storage stability for monitoring catechol. This method shows a good linearity in the range from 8.3×10(-8) to 2.3×10(-5) M for catechol with a squared correlation coefficient of 0.9980, a quantitation limit of 8.2×10(-8) M (S/N=10) and a detection limit of 2.4×10(-8) M (S/N=3). The Michaelis-Menten constant was measured to be 0.027 mM. This disposable tyrosinase biosensor could offer a great potential for rapid, cost-effective and on-field analysis of phenolic compounds.