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）；样品基质为磷酸盐缓冲液（PBS，0.05 M，pH 5，含 [Fe(CN)6]3−/4−）
检测原理
该传感器以丝网印刷电极为工作电极，表面物理吸附金纳米球或金纳米棒，不固定酶或其他生物识别元件。在pH 5的PBS和[Fe(CN)6]3−/4−介质中，H2O2扩散至Au纳米晶体表面并被还原为H2O，同时催化氧化Fe(CN)6^4−生成Fe(CN)6^3−。生成的Fe(CN)6^3−在Au/SPE界面发生电化学还原，电子经Au纳米晶体传递至SPE，在+200 mV下产生安培电流。电流大小与H2O2浓度成正比。金纳米棒因长径比高、界面边界少，电子连续性更好，因而灵敏度高于金纳米球。
检测灵敏度
LOD: Au NSs 6.48 μM；Au NRs (1:3) 8.65 μM；Au NRs (1:5) 9.38 μM（S/N = 3）；灵敏度: Au NSs 11.13 μA/mM；Au NRs (1:3) 54.53 μA/mM；Au NRs (1:5) 58.51 μA/mM；另在5 mM [Fe(CN)6]3−/4−中Au NSs LOD: 6.05 μM，灵敏度: 7.52 μA/mM，R^2 = 0.9981。
效应效果
负载二氧化硅的金纳米球因二氧化硅导电性差而几乎无响应，说明导电性对无酶平台至关重要。优化条件为PBS pH 5、+200 mV。金纳米棒传感器灵敏度明显高于金纳米球，其中1:5金纳米棒最高，归因于更高电子连续性；不同形貌的检出限相近。传感器在68天内保持初始电流响应的90%以上。原文未报告选择性、抗干扰、实际样品回收率或与ELISA/HPLC/qPCR的对比。作者认为该无酶金纳米晶体体系具有低检出限、高灵敏度和良好稳定性，可作为多种电化学生物传感器平台。
传感器的构成
- 基底/工作电极：丝网印刷电极（SPE，4 mm×5 mm），作为导电基底和电子转导界面
- 纳米材料修饰层：金纳米球（Au NSs，10–40 nm）、金纳米棒（Au NRs，1:3/1:5，短轴10 nm、长轴30/50 nm）或负载于二氧化硅球（silica spheres，100 nm）上的金纳米球（Au NSs，7–20 nm），物理吸附于SPE表面，提供电催化活性与电子连续通路
- 识别元件：无生物识别元件（无酶、抗体、适配体或DNA探针），依赖Au纳米晶体对H2O2的直接电催化
- 电子介质：[Fe(CN)6]3−/4−（5或10 mM），在H2O2存在下发生氧化还原循环并传递电子
- 缓冲介质：磷酸盐缓冲液（PBS，0.05 M，pH 5），维持反应环境
- 辅助电极：铂丝（Pt wire）作对电极、Ag/AgCl作参比电极，构成三电极体系
中文摘要
本研究制备了不同形貌的金纳米晶体，并将其用于无酶电化学生物传感器。为考察金纳米晶体形貌对电催化性能的影响，作者将金纳米球（Au NSs）、负载于二氧化硅球上的金纳米球以及长径比为1:3和1:5的金纳米棒（Au NRs）涂覆在丝网印刷电极（SPE）上，并在三电极体系中测量其对过氧化氢（H2O2）的安培响应。结果表明，修饰金纳米晶体的电极无需固定任何酶即具有生物传感性能。Au NSs、Au NRs（1:3）和Au NRs（1:5）传感器的H2O2检出限分别为6.48、8.65和9.38 μM（S/N=3），灵敏度分别为11.13、54.53和58.51 μA/mM。这些结果说明金纳米晶体形貌显著影响传感器灵敏度。此外，无酶传感器可稳定使用2个月。该金纳米晶体无酶体系可作为多种电化学生物传感器的平台。
英文摘要
Au nanocrystals with different morphologies were prepared and used for enzyme-free electrochemical biosensor applications. To investigate the electrocatalytic properties of Au nanocrystals as a function on their morphologies, Au nanocrystals, Au nanospheres (NSs) on silica, Au NSs, and Au nanorods (NRs) with aspect ratios of 1:3 and 1:5, were coated on the screen printed electrodes and further measure the amperometric responses to hydrogen peroxide via three-electrode system. The electrodes modified with Au nanocrystals showed biosensing properties without any enzyme being attached or immobilized at their surface. The hydrogen peroxide detection limits of the biosensors with Au NSs, Au NRs (1:3), and Au NRs (1:5) were 6.48, 8.65, and 9.38 μM (S/N = 3), respectively. The biosensors with Au NSs, Au NRs (1:3), and Au NRs (1:5) showed the sensitivities of 11.13, 54.53, and 58.51 μA/mM, respectively. These results indicate that morphologies of Au nanocrystals significantly influence the sensitivity of the biosensors. In addition, the enzyme-free biosensors with Au nanocrystals were stable for 2 months. Au nanocrystal-based enzyme-free system, which is proposed in this study, can be used as a platform for various electrochemical biosensors.