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
一系列酚类（phenolics）：邻苯二酚（catechol）、对苯二酚（hydroquinone）、间苯二酚（resorcinol）、对氨基酚（p-aminophenol）、邻氨基酚（o-aminophenol）、间氨基酚（m-aminophenol）、对甲酚（p-cresol）、邻甲酚（o-cresol）、间甲酚（m-cresol）、对氯酚（p-chlorophenol）、邻氯酚（o-chlorophenol）、间氯酚（m-chlorophenol）、邻硝基酚（o-nitrophenol）、槲皮苷（quercitrin）、植物黑素（phytomelin）；样品基质：0.2 M 磷酸盐缓冲液（PBS）
检测原理
该传感器以 HRP 为催化识别元件，以 PAH-MWNTs 为导电微环境和换能层。在 0.2 M PBS、pH 6.5、-0.15 V 条件下，HRP 催化 H2O2 氧化酚类底物，生成醌类或可还原氧化产物；这些产物在电极表面发生还原反应，产生还原电流。由于酶催化反应速率与酚类浓度相关，还原电流随酚类浓度增加而增大，在 0.4–20.4 μM 邻苯二酚范围内呈线性。PAH-MWNTs 通过高导电性和大比表面积促进电子转移，保持 HRP 活性并放大信号；LBL 组装使酶均匀负载，提高电极响应。
检测灵敏度
LOD: 0.06 μM (S/N = 3)；线性范围: 0.4–20.4 μM；R = 0.9998；灵敏度: 123 nA μM−1
效应效果
传感器响应快速，电流在 1 s 内达到最大。同一电极对 4.0 μM 邻苯二酚连续 9 次测定 RSD <3.0%，10 个电极间 RSD 为 4.8%。4 ℃ 保存 90 d 后仍保留约 84.7% 初始响应，40 d 后为 93.4%。与不含 MWNTs 的 (PAH/HRP)5 电极相比，含 PAH-MWNTs 电极对 10 μM 邻苯二酚的电催化电流提高约 3 倍。作者认为其灵敏度高于报道的硅基和碳纳米管基酚类传感器，适用于快速、灵敏、稳定地检测一系列酚类化合物。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：金电极（Au electrode），经抛光、Piranha 溶液和电化学预处理，作为工作电极与电子转导基底
- 负电荷自组装层：3-巯基-1-丙磺酸钠（MPS）在 Au 表面形成负电荷单分子层，用于启动层层自组装
- 前驱体聚电解质层：聚(烯丙基胺盐酸盐)（PAH）/聚(苯乙烯磺酸钠)（PSS）交替吸附，提供正负电荷交替界面
- 水溶性碳纳米管层：聚(烯丙基胺盐酸盐)包覆多壁碳纳米管（PAH-MWNTs），由羧基化 MWNTs 与 PAH 在巴比妥缓冲液中形成，提供导电微环境并促进电子转移
- 催化识别元件：辣根过氧化物酶（HRP），催化 H2O2 氧化酚类，是生物催化识别元件
- 信号放大/换能层：PAH-MWNTs 作为导电换能器，放大酶反应产物的电化学信号
- 信号读出：三电极电化学工作站（CHI 650C），在 -0.15 V 下以安培法读取还原电流
中文摘要
本文报道了一种基于水溶性碳纳米管（CNTs）生物纳米多层膜的高灵敏电化学生物传感器。作者首次借助巴比妥类化合物的功能，获得水溶性聚(烯丙基胺盐酸盐)包覆多壁碳纳米管（PAH-MWNTs），为碳纳米管在材料科学和生物传感器技术中的应用提供了新途径。在此基础上，通过层层自组装（LBL）技术制备 PAH-MWNTs/辣根过氧化物酶（HRP）生物纳米多层膜，并利用电化学阻抗谱、原子力显微镜和紫外-可见光谱监测其均匀组装过程。该多层膜修饰电极被用于构建酚类生物传感器。在最佳条件下，传感器对邻苯二酚在 0.1–20.4 μM 范围内呈线性响应，检出限为 0.06 μM，并可检测一系列不同取代基的酚类化合物。引入的多壁碳纳米管不仅为 HRP 提供适宜微环境以保留酶活性，还作为换能器放大酶反应产物的电化学信号，使传感器表现出快速、灵敏和稳定的检测性能。
英文摘要
A highly sensitive biosensor was developed based on bionanomultilyer with water-soluble carbon nanotubes (CNTs). The water-soluble poly(allylamine hydrochloride)-wrapped multiwall carbon nanotubes (PAH-MWNTs) can be obtained for the first time relying on the function of barbiturates, which provides a useful avenue for CNT application in material science and biosensor technology. Based on this, the PAH-MWNTs/horseradish peroxidase (HRP) bionanomultilayer was prepared via layer-by-layer (LBL) assembly. Electrochemical impedance spectroscopy, atomic force microscopy and UV-vis spectra were adopted to monitor the uniform LBL assembly of the homogeneous bionanomultilayer. The bionanomultilayer was used to construct a phenolic biosensor. Under the optimal conditions, the biosensor presented a linear response for catechol from 0.1 to 20.4 microM, with a detection limit of 0.06 microM. A series of phenolics were detected by the bionanomultilayer biosensor. The introduced MWNTs in the biosensor provided a suitable microenvironment to retain the HRP activity and acted as a transducer for amplifying the electrochemical signal of the product of the enzymatic reaction. So the developed bionanomultilayer biosensor exhibited a fast, sensitive and stable detection.