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
亚硝酸盐（nitrite, NO2−）；样品基质：缓冲液（0.05 M MES, pH 6.3, 0.15 M KCl），文中提及适用于饮用水、食品等复杂样品。
检测原理
cyt-cd1 作为识别与催化元件，将 NO2− 单电子还原为 NO（NO2− + 2H+ + e− → NO + H2O）。电子由共固定的 cyt-c552 提供；cyt-c552 在电极表面发生准可逆单电子交换，形式电位约 254 mV vs NHE。在 0.2 V 固定电位下，NO2− 浓度升高时，酶促反应持续消耗 cyt-c552 还原态，电极通过补充电子维持介质氧化还原循环，形成 EC’ 型催化电流。电流随 NO2− 增加而增大，并符合 Michaelis–Menten 动力学，在 10–200 μM 呈线性。O2 也可被 cyt-cd1 还原造成干扰，提高循环伏安扫描速率可使电子转移快于 O2 化学步骤，从而关闭 O2 催化路径并提高选择性。
检测灵敏度
LOD: 7 μM；LOQ: 24 μM；线性范围: 10–200 μM；灵敏度: 2.49 ± 0.08 A mol−1 cm2 μM−1；R^2 = 0.996；KappM: 0.53 ± 0.01 mM。CV 抗氧模式: LOD: 1.1 μM；灵敏度: 1.6 A mol−1 cm2 μM−1；R^2 = 0.993。
效应效果
传感器在 15–25 ℃ 内灵敏度变化小于 5%，pH 6.0 至 7.0 灵敏度下降约 30%，pH 8.0 无电催化响应。抗干扰方面，1 mM 硝酸盐和硫酸盐无响应；1 mM 亚硫酸盐使信号下降 15%；50 μM 羟胺使响应增加 18%。未除氧缓冲液中 O2 使信号增加 20%，但将循环伏安扫描速率从 5 提高到 50 mV/s 可关闭 O2 催化路径，获得 r2=0.993 的亚硝酸盐校准曲线，灵敏度 1.6 A mol−1 cm2 μM−1，LOD 1.1 μM。安培基线稳定、噪声小，结果来自三次独立实验平均。作者认为该器件操作简便、成本低、便携，适用于高亚硝酸盐含量复杂样品。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：碳糊丝网印刷电极（CPSPEs），石墨糊工作电极（Ø=3.1 mm）作为电化学换能基底，Ag/AgCl 伪参比与石墨糊对电极构成三电极体系。
- 固定/修饰层：光聚合聚乙烯醇衍生物（photopolymerizable PVA，PVA-AWP），50% PVA 光聚合 48 h，共固定蛋白并保持活性与可及性。
- 识别元件：细胞色素 cd1 亚硝酸盐还原酶（cyt-cd1 NiR），100 μM，催化 NO2− 单电子还原为 NO。
- 电子介质/信号元件：细胞色素 c552（cyt-c552），100 μM，作为生理氧化还原伙伴介导电极与酶间电子转移并产生催化电流。
- 支持电解质/反应介质：0.05 M MES 缓冲液（pH 6.3）含 0.15 M KCl，提供离子强度与稳定 pH，安培测量在 0.2 V vs NHE。
中文摘要
本文提出一种基于电化学换能平台测定亚硝酸盐的新型酶学生物传感器。以 Marinobacter hydrocarbonoclasticus 617 的细胞色素 cd1 亚硝酸盐还原酶（cyt-cd1）为生物识别元件，以其推测的生理氧化还原伙伴细胞色素 c552（cyt-c552）作为电子介质。两种蛋白通过光聚合聚乙烯醇（PVA）衍生物共固定于碳糊丝网印刷电极（CPSPEs）上；最佳修饰条件为 100 μM cyt-cd1/100 μM cyt-c552、50% PVA，聚合 48 h。循环伏安法表征介质显示，cyt-c552 与工作电极间单电子交换为准可逆过程，无传质限制；介质形式电位为 254 ± 2 mV（vs NHE），cyt-c552 与 cyt-cd1 间分子间电子转移速率常数为 9.9×10^3 M−1 s−1。安培法测得亚硝酸盐响应线性范围 10–200 μM，检出限和定量限分别为 7 和 24 μM，灵敏度为 2.49±0.08 A mol−1 cm2 μM−1。还研究了可能干扰物的催化剖面，溶解氧竞争性酶促还原的干扰可通过提高循环伏安扫描速率克服。
英文摘要
In this work, a novel enzymatic biosensor for determination of nitrites constructed on an electrochemical transducing platform is proposed. The sensor is based on cytochrome-cd(1) (cyt-cd(1)) nitrite reductase from Marinobacter hydrocarbonoclasticus strain 617 as biological recognition element, and its putative physiological redox partner cytochrome-c(552) (cyt-c(552)), as electron mediator. The proteins were co-immobilized using a photopolymerizable polyvinyl alcohol (PVA) derivative, onto carbon paste screen printed electrodes (CPSPEs); the optimal modification conditions were 100 μM cyt-cd(1)/100 μM cyt-c(552) and 50% PVA, after a 48 h polymerization time. Electrochemical characterization of the mediator was carried out by cyclic voltammetry. The one-electron exchange between cyt-c(552) and the working electrode is a quasi-reversible process, without mass transport limitations. The formal potential of the mediator is 254±2 mV vs NHE and the intermolecular electron transfer rate constant between cytochromes c(552) and cd(1) is 9.9×10(3)M(-1)s(-1). The analytical parameters of the biosensor response to nitrite as assessed by amperometric measurements were: linear range from 10 to 200 μM; detection and quantification limits of 7 and 24 μM, respectively; sensitivity of 2.49±0.08 Amol(-1)cm(2) μM(-1). Catalytic profiles in the presence of possible interfering species were also investigated. The interference from competitive enzymatic reduction of dissolved oxygen could be overcome by tuning the cyclic voltammograms for faster sweep rates.