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
铜离子（copper ions, Cu2+），水溶液/饮用水样品（50 mM醋酸铵 pH 6.8缓冲液）
检测原理
NC八肽（N-C-G-A-I-T-I-G）自组装成类淀粉样纳米纤维，N端半胱氨酸暴露。纳米纤维滴涂到金电极，Cys-SH与Au形成硫-金相互作用固定，同时保留部分Cys配位位点。Cu2+在50 mM醋酸铵（pH 6.8）中通过配位结合到纳米纤维暴露Cys/肽供体原子，预富集2 min使铜在电极表面积累。结合铜改变电极界面电子转移并产生可氧化还原电化学响应，用方波伏安法在-250至500 mV扫描，峰电流随Cu2+浓度增加。无外源酶或标记放大，主要依靠纳米纤维高比表面积和预富集增强信号。再生时以0.1 M HClO4在500 mV下20 s去除结合铜。
检测灵敏度
线性范围: up to 50 μM；灵敏度: 0.68 μA cm−2 μM−1；R^2 = 0.996
效应效果
作者通过CV、阻抗、EDX和AFM证实NC纳米纤维在金表面形成绝缘层，NC固定强于NS/CN/CS，金电极优于Pt/C。传感器在pH 6.8醋酸铵缓冲液中线性响应至50 μM Cu2+，R2=0.996，灵敏度0.68 μA cm−2 μM−1；2 min预富集可缩短实验时间。再生后重复测量同一60 μM铜溶液，信号仅下降数nA，表明可重复使用。相比AAS、ICP-MS和比色法，该传感器仪器简单、成本低、适合现场；相比寡肽ISE，无需数小时预处理。作者认为可用于饮用水铜监测（限值<30 μM），但Ca2+/Mg2+干扰未系统评估。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：丝网印刷金电极（screen-printed gold electrode, Au），提供导电基底与电化学换能
- 纳米材料修饰层：NC八肽自组装纳米纤维（NC nanofibrils, NC-NF），序列N-C-G-A-I-T-I-G，经Cys-Au相互作用固定于Au表面
- 识别元件：NC纳米纤维暴露的半胱氨酸（Cys）及肽骨架供体原子，作为Cu2+配位识别位点
- 检测介质：50 mM醋酸铵（pH 6.8）与50 mM NaCl，提供Cu2+预富集与SWV检测环境
- 再生试剂：0.1 M高氯酸（HClO4），在500 mV下20 s去除结合Cu2+，实现电极再生
- 读出装置：三电极体系与电化学工作站（Autolab PGSTAT 12、Gamry Reference 600），用于CV、SWV和阻抗测量
中文摘要
本文报道将自组装肽纳米纤维与金属电极结合，开发一种电化学生物传感器。以腺病毒纤维来源的八肽NC（N-C-G-A-I-T-I-G）为构建单元，在水相、室温、非洁净室条件下自组装形成类淀粉样纳米纤维，并滴涂固定于丝网印刷金电极表面，作为生物识别元件与铜离子配位。通过循环伏安、阻抗谱、能量色散X射线和原子力显微镜表征，证实纳米纤维层覆盖金电极并阻碍电子转移，同时保留可结合铜的暴露半胱氨酸。在50 mM醋酸铵（pH 6.8）中预富集2 min后，用方波伏安法检测铜，响应线性至50 μM，灵敏度为0.68 μA cm−2 μM−1。传感器可在0.1 M高氯酸中再生至无铜状态并重复使用，适用于饮用水等环境样品中铜离子监测。
英文摘要
This article describes the combination of self-assembled peptide nanofibrils with metal electrodes for the development of an electrochemical metal-ion biosensor. The biological nanofibrils were immobilized on gold electrodes and used as biorecognition elements for the complexation with copper ions. These nanofibrils were obtained under aqueous conditions, at room temperature and outside the clean room. The functionalized gold electrode was evaluated by cyclic voltammetry, impedance spectroscopy, energy dispersive X-ray and atomic force microscopy. The obtained results displayed a layer of nanofibrils able to complex with copper ions in solution. The response of the obtained biosensor was linear up to 50 μM copper and presented a sensitivity of 0.68 μA cm⁻² μM⁻¹. Moreover, the fabricated sensor could be regenerated to a copper-free state allowing its reutilization.