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
磷酸盐（phosphate/orthophosphate）；样品基质：Tris-HCl 缓冲液（含 10 mM 次黄嘌呤 inosine），作者提及饮用水/天然水应用
检测原理
磷酸盐检测基于 PNP–XOD 双酶级联反应。在含次黄嘌呤（inosine）的缓冲液中，磷酸盐与次黄嘌呤在 PNP 催化下生成核糖-1-磷酸和次黄嘌呤（Hx）；随后 XOD 催化 Hx 与氧气反应生成尿酸和过氧化氢（H2O2）。H2O2 扩散至铂电极表面，改变电极界面氧化还原状态，使工作电极相对于 Ag/AgCl 参比电极的电位发生变化。磷酸盐浓度越高，生成的 Hx 和 H2O2 越多，电位变化越大。BSA–GLA 交联膜用于固定双酶并维持酶活性，内层增强黏附与稳定性。电位响应与磷酸盐浓度对数呈线性关系，斜率为 46.5 mV/decade。
检测灵敏度
LOD/MDC: 20 μM；线性范围: 40–100 μM（直接图）/40–120 μM（对数图）；斜率: 46.5 ± 1.0 mV/decade
效应效果
该双层电位传感器在 21 天内保持稳定，期间电位测量重现性 RSD 为 5.7%（n=5），21 天后响应下降约 10%；超过一个月后初始电位变化仍仅 10%。其最低检测浓度 20 μM，低于此前报道的 50 μM，并与多种磷酸盐安培生物传感器相当；线性范围 40–100 μM（直接图）或 40–120 μM（对数图），较宽。与聚吡咯（PPy）基电位传感器相比，后者 8 天损失 50% 初始响应、2 周仅保留 20%，而本传感器稳定性显著更优。作者认为其制备简单直接，但灵敏度仍需提高，才能可靠用于饮用水和天然水样检测；干扰物研究尚待开展。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：铂电极（Pt），提供电位换能表面
- 内层黏附/封闭层：BSA–GLA 交联膜（牛血清白蛋白 BSA 与戊二醛 GLA），增强外层黏附与稳定性
- 外层交联基质：BSA–GLA 交联膜，固定双酶并控制扩散
- 识别/催化元件：嘌呤核苷磷酸化酶（PNP）与黄嘌呤氧化酶（XOD），催化磷酸相关反应
- 辅助底物：次黄嘌呤（inosine），与磷酸盐在 PNP 作用下生成次黄嘌呤（Hx）
- 信号相关物：过氧化氢（H2O2），由 XOD 催化生成并引起电位变化
- 参比电极：Ag/AgCl 电极，用于电位测量
中文摘要
本研究采用化学交联法，将嘌呤核苷磷酸化酶（PNP）和黄嘌呤氧化酶（XOD）与戊二醛（GLA）及牛血清白蛋白（BSA）共同固定，构建了一种稳定可靠的双层电位型磷酸盐生物传感器。传感器由内层 BSA–GLA 交联膜和外层 BSA–GLA–PNP–XOD 交联膜组成；内层可提高外层黏附力并增强整体稳定性。优化固定条件为 GLA 4.5%（v/v）、BSA 6.8%（w/v）、XOD:PNP 摩尔比 1:8，膜干燥时间 30 min。该传感器最低可检测磷酸盐浓度为 20 μM，线性范围为 40–120 μM。传感器在 21 天内保持稳定，重现性 RSD 为 5.7%；使用超过一个月后，初始电位变化仅为 10%。
英文摘要
Chemical cross-linking of purine nucleoside phosphorylase (PNP) and xanthine oxidase (XOD) with glutaraldehyde (GLA) and bovine serum albumin (BSA) has been used to fabricate a stable and reliable bilayer potentiometric phosphate biosensor. The bilayer arrangement consists of an inner BSA-GLA layer and an outer BSA-GLA-PNP-XOD layer. The inclusion of the inner BSA-GLA layer improves the adhesion of the outer BSA-GLA-PNP-XOD layer and ensures stability of the phosphate biosensor. Established optimum conditions for immobilization of the enzymes in the outer layer and for reliable potentiometric measurement were 4.5% v/v GLA, 6.8% w/v BSA, XOD:PNP mole ratio of 1:8, and a film drying time of 30 min. As little as 20 μM of phosphate can be detected with the BSA-GLA/BSA-GLA-XOD-PNP bilayer biosensor with a linear concentration range between 40 and 120 μM. The biosensor was very stable for 21 days, achieving a good reproducibility with a rsd of only 5.7% and, even after more than a month, the change in the initial potential value was only 10%.