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：PBS缓冲液、商业隐形眼镜护理液
检测原理
该传感器以HRP为识别/催化元件，以HQ为电子介体。H2O2进入电极界面后，被HRP还原态催化还原为水，同时HRP被氧化；氧化态HRP随即氧化HQ生成HQox，并再生HRP。HQox在-0.15 V工作电位下于GCE表面获得电子还原为HQ，形成可循环的介体电子传递链。H2O2浓度越高，单位时间内生成的HQox越多，电极还原电流越大，从而在10–2000 μM范围内呈线性响应。Au/SPAN纳米纤维提供高导电通道、大比表面积和生物相容微环境，提高HRP负载量与电子传递效率；HQ介体降低工作电位并抑制干扰物氧化，实现灵敏、选择性检测。
检测灵敏度
LOD: 1.6 μM (S/N=3)；线性范围: 10–2000 μM；灵敏度斜率: (20.27±0.20) μA mM−1；R^2 = 0.9998；回归方程: I/μA=(0.1151±0.008)+(20.27±0.20)[H2O2]/mM
效应效果
该传感器响应时间t95%小于5 s，对200 μM H2O2连续10次注入的重现性RSD为3.2%。稳定性方面，15 d后保留95%初始信号，1个月后保留约85%；未加GA的对照10 d后仅保留60%，说明CS/GA固定和Au/SPAN微环境有利于酶稳定。选择性方面，在-0.15 V下抗坏血酸（AA）和尿酸（UA）无明显干扰。实际样品（商业隐形眼镜护理液，稀释至100–1000 μM）测定值为0.973 mM，RSD=3.5%，与高锰酸钾滴定值0.992 mM接近。与文献H2O2传感器相比，其Km为2.21 mM，表明酶活性与亲和性较好，作者认为Au/SPAN可用于其他酶基生物传感器。
传感器的构成
- 基底电极：玻璃碳电极（GCE），提供导电基底与电化学换能界面
- 导电纳米纤维层：自掺杂聚苯胺纳米纤维（SPAN），提供导电通道、增大比表面积并在近中性保持电活性
- 金纳米粒子层：金纳米粒子（Au NPs），包覆SPAN表面，提高导电性、生物相容性和HRP负载量
- 识别/催化元件：辣根过氧化物酶（HRP），催化H2O2还原并氧化HQ
- 固定/交联层：壳聚糖（CS）与戊二醛（GA），包埋并交联HRP，提高稳定性
- 电子介体：对苯二酚（HQ），在溶液中循环传递电子，将酶反应转化为可检测电流
中文摘要
本文制备了一种具有沟槽结构的金纳米粒子/自掺杂聚苯胺纳米纤维（Au/SPAN）复合材料，并将其用于在玻璃碳电极（GCE）表面固定辣根过氧化物酶（HRP）。复合材料中金含量高达64%，可显著提高自掺杂聚苯胺（SPAN）的导电性和生物相容性，并大幅增加HRP的固定量。在介体对苯二酚（HQ）存在下，修饰电极对过氧化氢（H2O2）的还原表现出增强的电催化活性。通过优化HQ浓度、溶液pH和工作电位，获得了最大灵敏度。在最佳条件下，所构建的电化学生物传感器在10–2000 μM范围内对H2O2呈良好线性响应，检出限为1.6 μM（S/N=3）。在较高H2O2浓度下响应呈Michaelis–Menten行为，表观Michaelis–Menten常数Km为2.21 mM。实际样品中H2O2浓度的检测结果表明，该传感器与传统高锰酸钾滴定法相比具有可接受的准确度。
英文摘要
A new kind of gold nanoparticles/self-doped polyaniline nanofibers (Au/SPAN) with grooves has been prepared for the immobilization of horseradish peroxidase (HRP) on the surface of glassy carbon electrode (GCE). The ratio of gold in the composite nanofibers was up to 64%, which could promote the conductivity and biocompatibility of SPAN and increase the immobilized amount of HRP molecules greatly. The electrode exhibits enhanced electrocatalytic activity in the reduction of H(2)O(2) in the presence of the mediator hydroquinone (HQ). The effects of concentration of HQ, solution pH and the working potential on the current response of the modified electrode toward H(2)O(2) were optimized to obtain the maximal sensitivity. The proposed biosensor exhibited a good linear response in the range from 10 to 2000 μM with a detection limit of 1.6 μM (S/N=3) under the optimum conditions. The response showed Michaelis-Menten behavior at larger H(2)O(2) concentrations, and the apparent Michaelis-Menten constant K(m) was estimated to be 2.21 mM. The detection of H(2)O(2) concentration in real sample showed acceptable accuracy with the traditional potassium permanganate titration.