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
过氧化氢（hydrogen peroxide, H2O2）；样品基质：含乙酸的磷酸盐缓冲液（PBS/AcOH，pH 3.7–6.4，尤其 pH 6.4）
检测原理
在含乙酸的 PBS 中，H2O2 与 AcOH 反应生成过氧乙酸（AcOOH）。AcOOH 将 PBBI 链上的亚胺位点氧化为 PBBI N-氧化物（PBBINO，亚胺盐结构）。在 −0.5 V 的固定电位下，PBBINO 接受电子和质子被还原回 PBBI，同时产生还原电流。H2O2 浓度越高，生成的 AcOOH 越多，形成的 PBBINO 越多，还原电流越大；PBBI 在循环中不被消耗，因此具有催化性质。3D 颗粒状 PBBI 层增大有效面积并改善 AcOOH 扩散，使灵敏度提高约 12 倍。负电位检测可避免抗坏血酸和尿酸等干扰。
检测灵敏度
PBBI/Au（pH 6.4）：LOD: 6.25 μM；线性范围: 25 μM–10 mM；灵敏度: 35.1 μA mM−1 cm−2；R = 0.999。3D-PBBI/Au：LOD: 6.25 μM；线性范围: 12.5 μM–5.0 mM；灵敏度: 419.4 μA mM−1 cm−2。
效应效果
在 −0.5 V 下，0.1–1 mM 抗坏血酸（AA）和尿酸（UA）以及饱和氧气对 3D-PBBI/Au 电极的 H2O2 响应无明显干扰，表明选择性良好。同一 PBBI/Au 电极在 pH 6.4 下五次检测 1 mM H2O2 的标准偏差为 3.9%。3D-PBBI/Au 电极响应时间约 6.3 s，灵敏度 419.4 μA mM−1 cm−2，约为平滑 PBBI/Au 的 12 倍，检出限 6.25 μM。电极在 50 °C 大气中储存 10 天后响应电流偏差 ≤5.9%，热稳定性好。作者认为其无酶、易制备、PBBI 易附着于金表面且每个重复单元含两个反应亚胺位点，性能与多种 H2O2 生物传感器相当，适合实时、稳定检测。未报告实际样品加标回收率。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：金盘电极（Au disk electrode，0.196 cm²），导电基底并传递电子信号。
- 聚合物修饰层：聚N-丁基苯并咪唑（PBBI）薄膜，由 DMSO 溶液滴涂干燥，提供可氧化亚胺位点。
- 三维颗粒修饰层：3D-PBBI 颗粒/多孔结构，增大有效面积并促进过氧乙酸扩散。
- 识别/反应元件：PBBI 链中亚胺（imine）位点，与过氧乙酸（AcOOH）反应生成 N-氧化物。
- 氧化态信号元件：PBBI N-氧化物（PBBINO），在 −0.5 V 下被还原并产生电流。
- 反应介质/氧化剂前体：磷酸盐缓冲液（PBS）与乙酸（AcOH）同 H2O2 生成过氧乙酸（AcOOH），驱动 PBBI 氧化。
- 电化学测量电极：Ag/AgCl 参比电极与裸金对电极，构成三电极体系完成电流读出。
中文摘要
本文提出一种基于聚N-丁基苯并咪唑（PBBI）修饰金电极（PBBI/Au）检测过氧化氢（H2O2）的新型无酶传感机制。合成 PBBI 后，用乙酸（AcOH）与 H2O2 的混合物将其氧化为 PBBI N-氧化物（PBBINO），并通过傅里叶变换红外光谱（FT-IR）验证结构、用 X 射线光电子能谱（XPS）测定氧化程度；该氧化物可被电化学还原回 PBBI。基于此可逆氧化还原反应，作者在含 AcOH 的磷酸盐缓冲液（PBS）中于 −0.5 V 下电化学检测 H2O2。在 pH 6.4 的 PBS/AcOH 中，传感器对 H2O2 的线性范围为 25 μM–10 mM，检出限为 6.25 μM；通过调节 AcOH 浓度可在 pH 3.7–6.4 范围内调节传感特性。将 PBBI/Au 表面由平滑平面改为颗粒状三维结构后，灵敏度由 35.1 μA mM−1 cm−2 提高到 419.4 μA mM−1 cm−2。该传感器不受常见干扰物影响，并具有良好的热稳定性。
英文摘要
A novel mechanism to detect hydrogen peroxide (H(2)O(2)) using a poly(N-butyl benzimidazole) (PBBI)-modified gold (PBBI/Au) electrode is proposed. Synthetic PBBI was oxidized using a mixture of acetic acid (AcOH) and H(2)O(2) to form PBBI N-oxide (PBBINO). The structure of PBBINO was verified by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) and the degree of oxidation was measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Moreover, the oxide could be reduced electrochemically back to PBBI. Based on this reaction, a novel enzyme-free PBBI/Au electrode was developed to detect H(2)O(2) in the presence of AcOH electrochemically. The biosensor detected H(2)O(2) linearly over concentrations ranging from 25 μM to 10 mM with a detection limit of 6.25 μM in phosphate buffer solution (PBS) mixed with AcOH at pH 6.4. In addition, at an applied potential of -0.5 V, the sensor characteristics could be tuned using AcOH over a pH range of 3.7-6.4. The sensitivity of the probe could be enhanced from 35.1 to 419.4 μA mM(-1) cm(-2) by modifying the surface morphology of the PBBI/Au electrode from a smooth plane to a granular, three-dimensional configuration. Furthermore, it was not influenced by interfering compounds and showed high thermal stability.