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
对氧磷（paraoxon，有机磷农药模型化合物）；样品基质为 PBS 缓冲液（流动注射分析介质）
检测原理
GBP-OPH 融合酶通过 GBP 与 Au NPs 的位点特异性相互作用定向固定于 Au-CMG 表面，保持 OPH 天然构象和催化活性。当对氧磷进入流动池时，OPH 催化其水解，生成电活性产物对硝基酚（PNP）。PNP 扩散至 Au-CMG 界面，在 +0.85 V 恒电位下发生氧化，产生阳极电流。对氧磷浓度越高，单位时间内生成的 PNP 越多，阳极电流越大。GBP 的定向固定降低电荷转移电阻并提高 PNP 可及性，Au-CMG 提供导电支撑与电子转导，从而实现快速、灵敏的电化学检测。
检测灵敏度
GBP-OPH/Au-CMG: LOD: 9.54 × 10−8 M；线性范围: 2–20 mM；灵敏度: 55.54 nA mM−1；对照 OPH/Au-CMG: LOD: 4.67 × 10−7 M；灵敏度: 1.80 nA mM−1
效应效果
GBP-OPH/Au-CMG 对对氧磷灵敏度为 55.54 nA mM−1，LOD 为 9.54×10−8 M，响应时间小于 3 s，2–20 mM 内线性；对照 OPH/Au-CMG 灵敏度 1.80 nA mM−1，LOD 4.67×10−7 M。GBP 定向固定使电活性分数由 67.1% 升至 94.5%，表面覆盖量由 1.32×10−9 升至 1.85×10−9 mol cm−2，Rct 由 70.39 Ω 降至 47.45 Ω，Tafel 斜率由 107.3 降至 82.3 mV dec−1。GBP-OPH/Au-CMG 操作稳定，OPH/Au-CMG 信号逐渐下降。作者认为可拓展至其他酶-底物体系用于现场检测。未报告选择性、RSD 和实际样品回收率。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：叉指金电极（interdigitated Au electrode），作为导电基底与电子转导界面。
- 纳米材料修饰层：化学修饰石墨烯（CMG）负载金纳米颗粒（Au NPs）的 Au-CMG 杂化层，提供导电支撑、增大电活性面积并促进电子转移。
- 识别元件：金结合多肽-有机磷水解酶融合蛋白（GBP-OPH），OPH 催化水解对氧磷，GBP 与 Au NPs 位点特异性结合实现定向固定。
- 信号产物：对硝基酚（PNP），对氧磷水解生成的电活性产物，在 +0.85 V 下氧化产生阳极电流。
- 流动注射介质：磷酸盐缓冲液（PBS，pH 7.4），用于流动注射分析并维持酶活性。
中文摘要
当前微芯片、生物燃料电池和生物传感器等应用要求将酶有效且牢固地固定于固体表面。金结合多肽（GBP）是一种基因设计肽，能与金表面发生独特而特异相互作用，从而提高酶的稳定性与活性。本文报道了一种面向生物传感器应用的固定策略：通过金结合多肽融合有机磷水解酶（GBP-OPH）与金纳米颗粒修饰的化学修饰石墨烯（Au-CMG）之间的位点特异性相互作用，实现酶的定向固定，并显著提升传感性能。作者以 GBP-OPH/Au-CMG 构建流动注射电化学生物传感器，用于检测模型农药对氧磷（paraoxon）。与直接固定 OPH 的 OPH/Au-CMG 相比，GBP-OPH/Au-CMG 表现出更高的灵敏度、更低的检出限以及更好的操作稳定性。该策略通过位点特异性相互作用将生物组分与非生物换能材料整合，具有在生物传感和生物转化过程中的应用潜力。
英文摘要
The effective and strong immobilization of enzymes on solid surfaces is required for current biological applications, such as microchips, biofuel cells, and biosensors. Gold-binding polypeptide (GBP), a genetically designed peptide, possesses unique and specific interactions with a gold surface, resulting in improved enzyme stability and activity. Herein we demonstrated an immobilization method for biosensor applications through site-specific interactions between GBP-fused organophosphorus hydrolase (GBP-OPH) and gold nanoparticle-coated chemically modified graphene (Au-CMG), showing enhanced sensing capability. A flow injection biosensor was fabricated by using GBP-OPH/Au-CMG to detect paraoxons, a model pesticide, showing higher sensitivity, lower detection limit and better operating stability compared that of OPH/Au-CMG. This strategy, which integrates biotic and abiotic moieties through site-specific interactions, has a great potential for use in biosensing and bioconversion process.