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
多酚（polyphenols，愈创木酚 guaiacol）、肾上腺素（adrenaline）；样品基质：干茶叶提取物、酒精饮料、药物制剂（片剂/注射液）
检测原理
该传感器以漆酶为生物识别元件，多酚或愈创木酚在漆酶催化下被氧化为邻醌，同时 O2 经四电子途径直接还原为水，不产生 H2O2。生成的邻醌在修饰电极表面发生电化学还原，重新生成愈创木酚，形成生物电催化循环，使电子持续传递至金工作电极。CuNP's、cMWCNT 和 PANI 构成导电/电催化界面，CHIT 提供生物相容基质并固定酶，降低电子转移阻力。被测物浓度越高，单位时间内氧化—还原循环产生的电子越多，安培电流越大，从而实现定量检测。
检测灵敏度
LOD: 0.156 μM（愈创木酚）；线性范围: 1–500 μM；相关系数: r = 0.97（与比色法比较）；R^2 = 0.9737
效应效果
传感器响应时间小于 4 s，对愈创木酚线性范围 1–500 μM，LOD 0.156 μM，优于多种漆酶/碳纳米管或铜基传感器。加标肾上腺素回收率为 96.40% 和 98.46%；批内 CV <2.6%，批间 CV <5.3%，三个电极制备重现性 CV <6%。4 °C 保存下使用 300 次、7 个月后仅损失 20% 初始活性。与标准比色法测定 15 种酒精饮料多酚的相关系数 r = 0.97（R^2 = 0.9737），可用于茶叶、酒精饮料和药物制剂中多酚的快速检测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：金电极（Au electrode，1.0 mm 工作电极），提供电子传导与安培信号读出
- 导电聚合物/纳米材料修饰层：聚苯胺（PANI）与羧基化多壁碳纳米管（cMWCNT）电沉积复合层，增强导电性、电催化和界面结合
- 纳米材料/生物相容基质层：壳聚糖（CHIT）与铜纳米粒子（CuNP's）电沉积层，CuNP's 增大电流并协同电催化，CHIT 作为固定化基质
- 共价偶联剂：戊二醛（glutaraldehyde），连接 CHIT 的氨基与漆酶氨基，实现酶共价固定
- 识别元件：灵芝属漆酶（Ganoderma sp. laccase, Lac），催化多酚/愈创木酚氧化
- 读出系统：Autolab PGSTAT 30 电化学工作站，三电极体系记录电流信号
中文摘要
本文报道了一种高性能安培型多酚生物传感器。该传感器以金电极为基底，将灵芝属漆酶（Ganoderma sp. laccase）通过戊二醛共价固定于铜纳米粒子（CuNP's）/壳聚糖（CHIT）/羧基化多壁碳纳米管（cMWCNT）/聚苯胺（PANI）修饰电极上。CuNP's 与 cMWCNT 在 CHIT 基质中表现出协同电催化作用，有利于电子传递和电流增强。传感器在 pH 6.0 的 0.1 M 醋酸缓冲液、35 °C 和 50 mV s−1 扫描速率下响应最佳。其对愈创木酚的检出限为 0.156 μM，响应时间小于 4 s，线性范围为 1–500 μM。加标回收率为 96.40%–98.46%，批内和批间变异系数分别小于 2.6% 和 5.3%。电极在 4 °C 保存下可重复使用 300 次，持续 7 个月。
英文摘要
A high-performance amperometric polyphenol biosensor was developed, based on covalent immobilization of Ganoderma sp. laccase onto copper nanoparticles (CuNP's)/chitosan (CHIT)/carboxylated multiwalled carbon nanotube (cMWCNT)/polyaniline (PANI)-modified gold (Au) electrode. The CuNP's and cMWCNT had a synergistic electrocatalytic effect in the matrix of CHIT. The biosensor showed optimum response at pH 6.0 (0.1 M acetate buffer) and 35°C, when operated at 50 mVs(-1). The biosensor exhibited excellent sensitivity (the detection limit was down to 0.156 μM for guaiacol), fast response time (less than 4s) and wide linear range (from 1 to 500 μM). Analytical recovery of added guaiacol was 96.40-98.46%. Within batch and between batch coefficients of variation were <2.6% and <5.3%, respectively. The enzyme electrode was used 300 times over a period of 7 months, when stored at 4°C.