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
对氧磷（paraoxon, OP 模型化合物）；样品基质：磷酸盐缓冲液（PBS, pH 7.4）/流动注射缓冲液
检测原理
该传感器基于乙酰胆碱酯酶（AChE）对有机磷农药（OPs）的不可逆抑制。固定化 AChE 催化底物乙酰硫代胆碱氯化物（ATChCl）水解，生成电活性产物硫代胆碱（thiocholine）；thiocholine 在碳糊电极（CPE）表面发生氧化，产生与酶活性成正比的电流。当样品中的对氧磷（paraoxon）进入固定床反应器并与 AChE 活性位点结合后，酶活性被抑制，thiocholine 生成减少，氧化电流下降。系统以初始电流 I0 与抑制后电流 If 计算抑制率 I%=100×(I0−If)/I0，抑制率随 −log[paraoxon] 增大。MWCNT-酸性溶胶凝胶膜提高酶固定化稳定性与反应效率，流动注射固定床控制传质，FFTCCV 通过快速电位扫描、FFT 滤波和电流积分提高信噪比，实现快速灵敏检测。
检测灵敏度
LOD: 1.7 × 10−7 mg L−1 (6.2 × 10−13 M)；线性范围: 2.5 × 10−7–0.05 mg L−1（原文称对 −log[paraoxon] 线性）；线性方程: inhibition (%) = 12.386 log [paraoxon] + 93.836 (%)；相关系数: 0.9841；ATChCl 响应斜率: 0.0325 μA/μM。
效应效果
该流动注射电化学系统对对氧磷（paraoxon）表现出良好分析性能。在 750 μM ATChCl 条件下，连续三次测定标准偏差为 2.41%，显示良好重现性；长期稳定性方面，4 ℃干燥保存 7 天内响应稳定，50 天保持 91%，75 天保持 88%，120 天后仍保持初始响应的 80%。对氧磷检出限为 1.7×10−7 mg L−1（6.2×10−13 M），作者称比当时最灵敏报道方法低约 1000 倍。固定床反应器与 MWCNT-溶胶凝胶固定化方式可实现高酶负载和低脱落，适合有机磷农药快速筛查。文中未报告实际样品加标回收率或与其他仪器方法的直接回收率对比。
传感器的构成
- 换能器电极：碳糊电极（CPE，石墨粉+矿物油，铜活塞导电），用于硫代胆碱氧化电流检测。
- 参考/辅助电极：Ag/AgCl/KCl 参比电极和 Pt 线辅助电极，构成三电极体系。
- 固定床反应器：血清管固定床反应器与陶瓷圆柱填料（ceramic packing），承载酶膜并控制流动反应。
- 纳米材料修饰层：多壁碳纳米管（MWCNT）-酸性硅溶胶凝胶（TEOS/HCl/Triton X-100）薄膜，涂覆于陶瓷填料表面，提供导电多孔固定化微环境。
- 识别元件：乙酰胆碱酯酶（AChE，电鳗来源）包埋于 MWCNT-溶胶凝胶膜中，催化 ATChCl 水解。
- 底物/信号前体：乙酰硫代胆碱氯化物（ATChCl）作为流动底物，被 AChE 水解生成电活性硫代胆碱（thiocholine）。
- 信号读出：自研恒电位仪/数据采集系统施加 FFTCCV 波形（1600 mV 与 -400 mV 条件化，10 V s−1 扫描），积分电流输出。
中文摘要
本文评估了一种用于流动注射系统中快速监测有机磷农药（OPs）的方法。在流动溶液体系中，采用碳糊电极上的快速傅里叶变换连续循环伏安法（FFTCCV）测定 OPs。该方法通过对分析物进行快速傅里叶变换和信号积分提高信噪比。FFTCCV 可被视为一种用于测定药物和某些农药的新颖、灵敏、准确且快速的方法。然而，为获得对特定靶标的更好灵敏度，应优化实验参数。采用响应面法（RSM）优化三个有效参数：酶活性、多壁碳纳米管（MWCNT）用量和酸性溶胶-凝胶用量。测试参数的最优值分别为酶量 0.169 U cm−2、MWCNT 0.607 mL、酸性溶胶-凝胶 1.012 mL。最优进料 pH、进料流速、乙酰硫代胆碱氯化物（ATChCl）浓度和扫描速率分别为 7.4、0.34 mL min−1、0.750 mM 和 10 V s−1。该流动系统长期稳定性在 120 天后保持初始响应的 80%。基于 12 min 孵育时间，对氧磷（paraoxon）检出限为 1.7×10−7 mg L−1（6.2×10−13 M）。所开发生物传感器表现出良好的重复性和重现性。本研究为有机磷农药分析提供了一种新型、现代、灵敏的工具。
英文摘要
In this work, a method for the fast monitoring of OPs in flow-injection systems was evaluated. The fast Fourier transform continuous cyclic-voltammetry (FFTCCV) at the carbon-paste electrode in a flowing solution system was used for determination of OPs. In this method the S/N ratio is enhanced by using of fast Fourier transform of the analyte and signal integration. FFTCCV can be considered as a new sensitive, accurate and fast method for determination of drugs and some pesticides. However, in order to obtain better sensitivity for a specific target, experimental parameters should be optimized. Response surface methodology (RSM) was applied to optimize three effective parameters (enzyme activity, multiwall carbon nanotube quantity and acidic sol-gel quantity). The optimum values for the tested parameters were enzyme amount H0.169 U cm⁻², multiwall carbon nanotube (MWCNT) 0.607 mL and acidic sol-gel 1.012 mL. The optimum feed pH, feed flow rate, ATChCl concentration and sweeping-rate were found to be 7.4, 0.34 mL min⁻¹, 0.750 mM and 10Vs⁻¹, respectively. The long-term stability of this flow-through system was 80% of its initial response after 120 days. Based on an incubation time of 12 min, it was found that the detection limit for paraoxon was equal to 1.7×10⁻⁷ mg L⁻¹ (6.2×10⁻¹³ M). The developed biosensor exhibited good repeatability and reproducibility. This study provides a new, modern, sensitive tool for the analysis of organophosphate pesticides.