组成图示
点击图片查看大图 · 依据论文自动绘制
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 0.1 M pH 7.0 磷酸盐缓冲液（PBS）
检测原理
肌红蛋白（Mb）被固定在壳聚糖-多壁碳纳米管-银纳米粒子复合膜中，保持天然构象，其血红素铁中心与玻璃碳电极发生直接电子转移，形成可逆的 Mb-Fe(III)/Fe(II) 氧化还原对。当过氧化氢（H2O2）扩散进入膜内并与 Mb 作用时，Mb 催化 H2O2 还原为水，自身被再生，电子经 AgNPs 与 MWNTs 构成的导电网络快速传递至电极。在 −0.3 V 恒电位下，电极产生与 H2O2 浓度成正比的稳态还原电流。AgNPs 与 MWNTs 的协同作用增大比表面积、促进 Mb 取向并缩短电子转移距离，从而实现灵敏的电催化检测。
检测灵敏度
LOD: 1.02×10−6 M (S/N=3)；线性范围: 2.5×10−5 M–2.0×10−4 M；灵敏度斜率: 0.042 (±0.001) μA/M；相关系数: 0.994 (n=12)；线性回归方程: I/μA=11.77 (±0.02)+0.042 (±0.001) [H2O2]/(M)
效应效果
该传感器对 H2O2 响应迅速，加入后 5 s 内达到稳态电流；在 0.1 M pH 7.0 PBS 中 4 °C 保存 1 周响应不变，1 个月后仍保持初始响应的 95%。对 6.25 mM H2O2 连续 6 次测定的相对标准偏差为 3.5%，重现性良好。其表观 Michaelis–Menten 常数为 0.024 mM，低于文献中 cytc/Au-CPE 的 2.28 mM、HRP-Au-CPE 的 3.69 mM、膜包埋 HRP 的 5.5 mM 和 HRP/Au 胶体自组装电极的 2.3 mM，表明 Mb 保持较高生物活性和对 H2O2 的亲和力。作者认为该电极可作为高灵敏度、稳定、可重复的安培型 H2O2 生物传感器。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻璃碳电极（GCE），作为工作电极和电子传导基底
- 生物催化识别元件：肌红蛋白（Mb），血红素蛋白，实现直接电子转移并催化 H2O2 还原
- 纳米导电增强层：银纳米粒子（AgNPs），与 MWNTs 协同促进 Mb 取向和电子传输
- 纳米导电网络层：多壁碳纳米管（MWNTs），构建导电通道并扩展电极表面
- 成膜固定层：壳聚糖（Chit），成膜固定 Mb/AgNPs/MWNTs，提高生物相容性与黏附
中文摘要
本文报道了一种基于肌红蛋白（Mb）/银纳米粒子（AgNPs）纳米复合膜电极的直接电化学与电催化性能。作者利用多壁碳纳米管（MWNTs）-壳聚糖（Chit）膜将 Mb/AgNPs 固定在玻璃碳电极（GCE）表面，实现了 Mb 的直接电子转移。在 0.1 M、pH 7.0 磷酸盐缓冲液中，固定化 Mb 呈现一对清晰可逆的氧化还原峰，形式电位为 −24 mV（vs. Ag/AgCl）。根据 Laviron 方程，Mb 的表观异相电子转移速率常数为 5.47 s−1，电活性 Mb 的表面浓度为 (4.16±0.35)×10−9 mol cm−2。该电极对过氧化氢（H2O2）的还原具有良好催化活性，表观 Michaelis–Menten 常数为 0.024 mM，表明 Mb 与 H2O2 亲和力较高。H2O2 测定的线性范围为 2.5×10−5 M 至 2.0×10−4 M，检出限为 1.02×10−6 M（S/N=3）。该生物传感器对 H2O2 响应迅速，并具有良好的稳定性和重现性。
英文摘要
The direct electron transfer of myoglobin (Mb) was achieved based on the immobilization of Mb/Silver nanoparticles (AgNPs) on glassy carbon electrode by multi-wall carbon nanotubes (MWNTs)-chitosan(Chit) film. The immobilized Mb displayed a pair of well-defined and reversible redox peaks with a formal potential (E(θ')) of -24 mV (vs. Ag/AgCl) in 0.1 M pH 7.0 phosphate buffer solution. The apparent heterogeneous electron transfer rate constants (k(s)) of Mb confined to Chit-MWNTs film was evaluated as 5.47 s(-1) according to Laviron's equation. The surface concentration (Γ(*)) of the electroactive Mb in the Chit-MWNTs film was estimated to be (4.16±0.35)×10(-9) mol cm(-2). Meanwhile, the catalytic ability of Mb toward the reduction of H(2)O(2) was studied. Its apparent Michaelis-Menten constant for H(2)O(2) was 0.024 mM, showing a good affinity. The linear range for H(2)O(2) determination was from 2.5×10(-5) M to 2.0×10(-4) M with a detection limit of 1.02×10(-6) M (S/N=3). Moreover, the biosensor displays rapid response to H(2)O(2) and good stability and reproducibility.