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：0.10 mol/L pH 7.0 磷酸盐缓冲液、消毒剂样品
检测原理
Hb 被固定在 Pluronic P123-NGP 复合膜中，NGP 作为导电电子桥，P123 维持 Hb 的活性构象，使血红素 Fe(III)/Fe(II) 中心与玻璃碳电极之间发生直接电子转移。H2O2 扩散至电极表面后，与 Hb(Fe3+) 反应生成 Compound I（Fe4+=O）和水；Compound I 依次接受电子和质子生成 Compound II，再被还原再生 Hb(Fe3+) 并生成水。该双电子还原过程在 -0.40 V（vs. SCE）下产生阴极安培电流。随着 H2O2 浓度升高，催化还原速率增加，稳态电流增大；在 10–150 μM 范围内呈线性，高浓度时趋于饱和并符合 Michaelis–Menten 动力学。该体系无需外源标记，依靠酶催化和直接电子转移实现信号放大。
检测灵敏度
LOD: 8.24 μM (S/N = 3)；线性范围: 10–150 μM；灵敏度斜率: 15.27（ΔI/nA 对 C/μM）；R^2 = 0.997
效应效果
该传感器在 4°C 磷酸盐缓冲液中保存 2 周后仍保持初始灵敏度的 85% 以上，长期稳定性良好；对 20 μM H2O2 连续 5 次测定 RSD 约 3.52%，重现性较好。消毒剂样品采用标准加入法检测，测得值与标称值一致，RSD 约 7%，实际样品检测可靠。与文献 Hb 直接电子转移 H2O2 传感器相比，其线性范围和检出限具有竞争力；Kapp_m 为 45.35 μM，明显低于多数报道，且比 Hb/P123 低一个数量级，表明 Hb 对 H2O2 亲和力和催化活性较高。ks 达 48.51 s^-1，高于 Hb/P123、Hb/SA-MWCNTs 和 Hb/MWCNTs-HA 体系。作者认为该传感器响应快、灵敏度高、可靠有效，适用于 H2O2 检测。
传感器的构成
- 基底电极：玻璃碳电极（GC），经砂纸和氧化铝抛光清洗，作为工作电极与电子转导基底
- 纳米复合修饰层：Pluronic P123-纳米石墨烯片层（NGP）复合膜，NGP 提供高导电电子通道，P123 分散 NGP 并维持 Hb 活性构象
- 识别/催化元件：血红蛋白（Hb），固定于 P123-NGP 膜中，利用血红素 Fe(III)/Fe(II) 中心直接电子转移并催化 H2O2 还原
- 封闭固定层：Nafion（5 wt.%）膜，涂覆于酶电极表面，增强固定稳定性并减少干扰
中文摘要
本文报道了一种新型安培式过氧化氢（H2O2）生物传感器，通过将牛血红蛋白（Hb）固定在 Pluronic P123-纳米石墨烯片层（NGP）复合膜上构建。该复合膜显著促进了 Hb 与电极之间的直接电子转移，测得电活性 Hb 的表面浓度为 (1.60 ± 0.17) × 10^-10 mol cm^-2，表观异相电子转移速率常数为 48.51 s^-1。在 0.10 mol/L、pH 7.0 磷酸盐缓冲液中，传感器对 H2O2 的还原表现出优异的生物电催化活性，并产生快速安培响应。其线性范围为 10–150 μM，检出限为 8.24 μM（S/N = 3），表观 Michaelis–Menten 常数为 45.35 μM。结果表明，Pluronic P123 与 NGP 复合膜有利于保持 Hb 的生物活性、提高电子传递速率和传感器稳定性，所制备传感器具有响应快、灵敏度高、可靠性好和实用性强的特点。
英文摘要
In this paper, an amperometric biosensor of hydrogen peroxide (H(2)O(2)) was fabricated by immobilization of Hemoglobin (Hb) on a Pluronic P123-nanographene platelet (NGP) composite. Direct electron transfer in the Hb-immobilized P123-NGP composite film was greatly facilitated. The surface concentration (Γ*) and apparent heterogeneous electron transfer rate constant (k(s)) were calculated to be (1.60±0.17)×10(-10) mol cm(-2) and 48.51 s(-1), respectively. In addition, the Hb/Pluronic P123-NGP composite showed excellent bioelectrocatalytic activity toward the reduction of H(2)O(2). The biosensor of H(2)O(2) exhibited a linear response to H(2)O(2) in the range of 10-150 μM and a detection limit of 8.24 μM (S/N=3) was obtained. The apparent Michaelis-Menten constant (K(m)(app)) was 45.35 μM. The resulting biosensor showed fast amperometric response, with very high sensitivity, reliability and effectiveness.