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
NADH（还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸）、D-山梨醇（D-sorbitol）；样品基质为磷酸盐缓冲液（PB, pH 8.0），干扰研究参照人血清中 AA/DOP 浓度
检测原理
NADH 在裸玻碳电极上需约 +1 V 高过电位氧化，并伴随二聚和电极污染。将单壁 CNT 分散于 HA 后，CNT 边缘位点和缺陷提供电催化通道，使 NADH 在较低电位直接氧化，产生与浓度成正比的电流；HA 作为生物相容分散介质，其羧基负电荷可排斥 AA、DOP 等干扰物，Nafion 外层进一步降低干扰。D-山梨醇生物传感器中，SDH 催化 D-山梨醇氧化并生成 NADH，NADH 再经 CNT–HA 界面直接电化学氧化，因此电流随 D-山梨醇浓度增加而增加。该体系无小分子中介体，依靠 CNT 电催化和酶催化转化实现信号放大。
检测灵敏度
NADH传感器（批量）：LOD: 63 µM (S/N = 3)；灵敏度: (6.86 ± 0.03) µA mM−1 cm−2；R^2 = 0.999。NADH传感器（FIA）：LOD: 130 µM；灵敏度: (7.13 ± 0.13) µA mM−1 cm−2；R^2 = 0.999。D-山梨醇生物传感器：LOD: 29 µM (S/N = 3, 3层Nafion/4% SDH)；灵敏度: 3.96 µA mM−1 cm−2；LOD: 18 µM (S/N = 3, 8% SDH)；灵敏度: 6.02 µA mM−1 cm−2；LOD: 18 µM (逐层沉积) / 16 µM (混合沉积)；灵敏度: (7.19 ± 1.03) µA mM−1 cm−2 (逐层沉积) / (6.59 ± 0.81) µA mM−1 cm−2 (混合沉积)。
效应效果
CNT–HA 电极对 [Fe(CN)6]3− 和 [Ru(NH3)6]3+ 峰电位差接近理论值，可逆性好。干扰实验中 AA、DOP 对 NADH 信号仅 11%、6%，加 Nafion 后 AA 降至 5%、DOP 5%；CHI 外层会抵消 HA 选择性。短期稳定性：CNT–HA 56 min 基本不变，CNT–CHI 降至 74%。长期 FIA 连续 22 h 后新鲜 NADH 响应保留 95%。批量 RSD 3.6%，FIA RSD 6.7%，批间 9.2%；FIA 通量 61 h−1，SFIA/Sbatch=1.03。D-山梨醇生物传感器响应 53 s/45 s，优于文献 60–300 s，Sbiosensor/SNADH=0.96。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻碳电极（GCE），提供导电基底与电子转导
- 纳米材料修饰层：单壁碳纳米管（SWCNT/CNT）分散于透明质酸（HA）形成的 CNT–HA 纳米复合层，提供电催化位点、分散 CNT 并降低 NADH 氧化过电位
- 识别/催化元件：D-山梨醇脱氢酶（SDH），用于 D-山梨醇生物传感器中催化 D-山梨醇氧化并生成 NADH
- 保护层/封闭剂：0.5% Nafion 在磷酸盐缓冲液（PB）中成膜，固定酶、减少干扰物接近电极
- 信号底物/电子供体：NADH 直接氧化产生电流；D-山梨醇经 SDH 催化生成 NADH 后作为电化学信号源
中文摘要
本文研究由单壁碳纳米管（CNTs）分散于透明质酸（HA）形成的生物相容纳米复合材料，作为无中介体电化学检测 NADH 的传感平台。该器件经扫描电镜、傅里叶变换红外光谱和电化学方法表征。与常用的壳聚糖（CHI）分散 CNT 修饰玻碳电极相比，CNT–HA 生物纳米复合材料表现出更可逆的电化学行为、更高的 NADH 检测短期稳定性和更好的选择性。随后在批量模式和流动注射分析（FIA）模式下测试了 CNT–HA 修饰传感器的基本性能。NADH 传感器具有良好长期运行稳定性，连续运行 22 h 后仍保留初始灵敏度的 95%。在此基础上，以 D-山梨醇脱氢酶为生物催化剂，制备并表征了基于该纳米界面的 D-山梨醇生物传感器。
英文摘要
A biocompatible nanocomposite consisting of single-walled carbon nanotubes (CNTs) dispersed in a hyaluronic acid (HA) was investigated as a sensing platform for a mediatorless electrochemical detection of NADH. The device was characterised by scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and extensively by electrochemistry. CNT-HA bionanocomposite showed more reversible electrochemistry, higher short-term stability of NADH sensing and higher selectivity of NADH detection compared to frequently used CNT-CHI (chitosan) modified GCE. Finally the performance of the sensor modified by CNT-HA was tested in a batch and flow injection analysis (FIA) mode of operation with basic characteristics revealed. The NADH sensor exhibits a good long-term operational stability (95% of the original sensitivity after 22 h of continuous operation). Subsequently a d-sorbitol biosensor based on such a nanoscale built interface was prepared and characterised with a d-sorbitol dehydrogenase used as a biocatalyst.