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
甲胺磷（monocrotophos），样品基质：大蒜样品（加标）、PBS缓冲液标准溶液
检测原理
该传感器基于AChE对有机磷农药的不可逆抑制。AChE固定在Au–PDDA–PB/GCE表面，在pH 8.5 PBS中催化1.2 mM ATCl水解生成thiocholine；thiocholine在约0.7 V（vs SCE）发生电化学氧化，产生阳极电流。未加农药时，酶活性高，电流为IP,control；加入monocrotophos孵育10 min后，农药与AChE活性中心形成稳定磷酸化产物，使酶活性下降，ATCl水解减少，thiocholine氧化电流降至IP,exp。抑制率按(IP,control−IP,exp)/IP,control计算，随农药浓度升高而增大。AuNPs和PB提供导电网络与大比表面，PDDA–PB与AuNPs比例调控界面疏水性，使AChE定向固定并保持活性与稳定性，从而放大电流响应并降低检出限。
检测灵敏度
LOD: 0.8 pg/mL；线性范围: 1.0–1000 pg/mL 和 1.0–10 ng/mL；低浓度: y = 0.049x + 14.5, R^2 = 0.991；高浓度: y = 0.0015x + 60.9, R^2 = 0.996
效应效果
该传感器对1.0 ng/mL甲胺磷的批间重现性RSD为4.8%（5个电极）。4 ℃干燥保存时，前7天ATCl响应无明显下降，30天后仍保持初始电流的93.6%。ATCl表观Michaelis–Menten常数Kapp m为0.30 mM，低于文献报道值，显示对底物亲和力较高。大蒜样品加标回收率为92.8%–106%，RSD为3.2%–5.8%，表明方法准确、精密且可重复。与表1所列其他AChE生物传感器相比，本方法检出限更低，作者认为其更适合酶固定与活性保持，可用于超痕量有机磷农药检测。文中未报告选择性或抗干扰实验。
传感器的构成
- 基底电极：玻璃碳电极（GCE，直径3 mm），提供导电基底与电子转移动力
- 纳米修饰层：PDDA保护普鲁士蓝（PDDA–PB，poly(dimethyldiallylammonium chloride) protected Prussian blue），提供正电荷、导电通道和大比表面，并参与界面亲水性调控
- 纳米修饰层：负电荷金纳米颗粒（AuNPs，约4 nm，由HAuCl4、柠檬酸钠和NaBH4制备），与PDDA–PB静电组装形成Au–PDDA–PB，增强电子转移并提高界面疏水性
- 识别元件：乙酰胆碱酯酶（AChE，236 U/mg），催化水解底物ATCl，并被有机磷农药不可逆抑制
- 固定膜：聚乙烯醇（PVA，0.5%水溶液），将AChE–Au–PDDA–PB复合膜固定于GCE表面并维持酶构象
- 检测底物：乙酰硫代胆碱氯化物（ATCl，1.2 mM），作为AChE底物，水解产物thiocholine在电极上氧化产生电流
中文摘要
本文报道了一种超灵敏安培式乙酰胆碱酯酶（AChE）生物传感器。通过控制AChE在Au–PDDA–PB纳米复合修饰电极表面的固定，实现对有机磷农药的检测。其中，Au–PDDA–PB膜由金纳米颗粒（AuNPs）与聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDDA）保护的普鲁士蓝（PB）组成，可作为优良的酶固定基质，不仅增强电子转移，而且具有较大比表面积。通过调节AuNPs与PDDA–PB的比例，可将Au–PDDA–PB复合膜的表面亲水性精细调控在静态水接触角25.6°–78.1°范围内。在优化疏水表面上，AChE呈现兼具良好活性与稳定性的取向，并经电化学方法证实。得益于Au–PDDA–PB纳米复合膜的优势以及AChE的良好活性和稳定性，该传感器对典型高毒有机磷农药甲胺磷（monocrotophos）表现出显著增强的灵敏度，线性范围为1.0–1000 pg/mL和1.0–10 ng/mL，检出限低至0.8 pg/mL。该传感器具有准确性、良好重现性和稳定性，可为蛋白质可控固定和高灵敏生物传感器设计提供有用信息。
英文摘要
An ultrasensitive amperometric acetylcholinesterase (AChE) biosensor was fabricated by controlled immobilization of AChE on gold nanoparticles/poly(dimethyldiallylammonium chloride) protected Prussian blue (Au-PDDA-PB) nanocomposite modified electrode surface for the detection of organophorous pesticide. The Au-PDDA-PB membrane served as an excellent matrix for the immobilization of enzyme, which not only enhanced electron transfer but also possessed a relatively large surface area. In addition, the surface hydrophilicity of the Au-PDDA-PB nanocomposite was finely controlled in the static water contact angle range of 25.6-78.1° by adjusting the ratio of gold nanoparticles to PDDA-PB. On an optimized hydrophobic surface, the AChE adopts an orientation with both good activity and stability, which has been proven by electrochemical methods. Benefit from the advantages of the Au-PDDA-PB nanocomposite and the good activity and stability of AChE, the biosensor shows significantly improved sensitivity to monocrotophos, a typical highly toxic organophorous pesticide, with wide linear range (1.0-1000 pg/mL and 1.0-10 ng/mL) and an ultra-low detection limit of 0.8 pg/mL. The biosensor exhibits accuracy, good reproducibility and stability. This strategy may therefore provide useful information for the controlled immobilization of protein and the design of highly sensitive biosensors.