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（H2O2）；样品基质：0.1 M PBS（pH 7.5）缓冲液
检测原理
该传感器基于HRP的直接电子转移（DET）和电催化还原H2O2。HRP被包埋于纳米片基空心核壳TiO2-48微球中，Nafion辅助成膜固定。TiO2纳米片形成的喇叭状孔道和空心受限空间使H2O2易于进入并与HRP充分接触，同时促进HRP血红素Fe(III)/Fe(II)中心与GC电极之间的电子传递。在-0.35 V下，H2O2被HRP催化还原，产生还原电流；电流随H2O2浓度增加而增大，并在一定范围内呈线性关系。空心核壳结构通过提高酶负载、降低酶流失和增加底物-酶有效碰撞，实现无中介体条件下的灵敏检测。
检测灵敏度
LOD: 0.05 mM；线性范围: 0.4–140 mM；相关系数: 0.9999
效应效果
HRP/TiO2-48/Nafion/GC电极对H2O2的响应时间约3 s，可在3 s内达到95%稳态电流。传感器在4 °C保存一周无明显衰减，三周后仍保持约95%初始响应；对10 mM H2O2连续5次测量的RSD为2.1%，5个独立电极的RSD为2.9%，重现性良好。与TiO2-1、TiO2-6及破坏核壳结构的D-TiO2-48相比，TiO2-48基传感器具有更低检出限和更宽线性范围；表2还显示其性能优于多种TiO2纳米材料H2O2传感器。文中未报告选择性或抗干扰实验，作者认为该空心核壳TiO2微球可作为高效酶固定基质，适用于生物医学检测和环境分析。
传感器的构成
- 基底/换能器：玻璃碳电极（GC），抛光后作为工作电极，提供电子传导界面。
- 纳米材料修饰层：纳米片基空心核壳二氧化钛微球（TiO2-48，anatase TiO2 nanosheet-based hollow core-shell microspheres），提供大比表面和受限空腔，负载并保护HRP，促进电子转移。
- 成膜/固定层：Nafion（1.25 wt%），与HRP/TiO2混合成膜，增强电极膜稳定性和酶固定。
- 识别/催化元件：辣根过氧化物酶（HRP），催化H2O2还原，血红素Fe(III)/Fe(II)中心参与直接电子转移。
- 信号标记物：无外源中介体，HRP血红素Fe(III)/Fe(II)中心直接电子转移，H2O2还原产生电流。
中文摘要
本文报道了一种由纳米片基二氧化钛（TiO2）空心核壳微球负载辣根过氧化物酶（HRP）构建的无中介体电化学生物传感器。作者采用水热法结合煅烧制备了形貌可控的TiO2微球，并通过X射线衍射、扫描电镜和透射电镜表征其结构，提出可能的生长机制。光谱与电化学结果表明，该TiO2微球具有良好的生物相容性，能保持HRP的稳定性和生物活性。由于纳米片基空心核壳结构提供了大比表面、喇叭状孔道和受限空腔，有利于酶包埋、底物进入以及HRP血红素中心与电极之间的直接电子转移。所制备的HRP/TiO2-48/Nafion/GC电极对过氧化氢（H2O2）表现出良好的电催化还原性能，具有低检出限、宽线性范围、快速响应和优良长期稳定性，可用于H2O2检测，并有望拓展至其他氧化还原蛋白固定及生物传感、生物催化和生物电子器件。
英文摘要
Nanosheet-based titania (TiO(2)) microspheres with a hollow core-shell structure have been synthesized and employed to immobilize horseradish peroxidase (HRP) in order to fabricate a mediator-free biosensor. The morphology and structure of the TiO(2) microspheres were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy and transmission electronic microscopy. A possible growth mechanism has been proposed. Spectroscopic and electrochemical measurements revealed that the TiO(2) microspheres are an immobilization support with biocompatibility for enzymes, affording good enzyme stability and bioactivity. Due to the nanosheet-based hollow core-shell structure of the TiO(2) microspheres, the direct electron transfer of HRP is facilitated and the resulting biosensor displayed good performance for the detection of H(2)O(2), with both a low detection limit of 0.05 μM and a wide linear range of 0.4-140 μM, as well as a fast response and excellent long-term stability. The nanosheet-based TiO(2) microspheres with hollow core-shell structure, can be used for the efficient entrapment of other redox-active proteins and have wide potential applications in biosensors, biocatalysis, biomedical devices and bioelectronics.