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
甲基对硫磷（methyl parathion, MP）、甲胺磷（acephate）；样品基质为 0.1 M 磷酸盐缓冲液（pH 7.0）/0.1 M KCl 标准溶液
检测原理
该传感器以 AChE 为识别元件，ASChCl 为底物。在无农药时，AChE 催化 ASChCl 水解生成硫代胆碱（thiocholine）和乙酸；thiocholine 扩散至碳糊电极表面，在约 0.60 V（vs SCE）发生阳极氧化，产生与酶活性成正比的电流。有机磷农药（MP、acephate）与 AChE 活性位点结合并抑制其催化能力，使 thiocholine 生成减少，阳极电流降低。通过比较加入底物后的初始电流 Ii 与农药孵育后的电流 IF，计算抑制率或残余酶活，抑制率随农药浓度升高而增大。溶胶-凝胶膜固定酶可提高稳定性，酶催化反应本身提供信号放大。
检测灵敏度
LOD: 0.08 ppb（methyl parathion）、87 ppb（acephate）；线性范围: 0.1–0.5 ppb（MP）、50–750 ppb（acephate）；斜率: 196×10^-7 A/(μg L^-1)（MP）、0.08×10^-7 A/(μg L^-1)（acephate）；R^2 = 0.9884（MP）、0.9955（acephate）
效应效果
该传感器对 MP 和 acephate 的响应时间均为 1 min，孵育时间分别为 20 min 和 4 min。重复性 RSD 为 2.85%（MP）和 3.27%（acephate），重现性 RSD 为 3.73%（MP）和 4.09%（acephate），n=3。4 °C 保存下酶活性可稳定 1 个月；连续 60 次测量后保留 89% 初始活性，但在 100 ppb 抑制剂存在下 20 次测量后活性降至 34%。论文未报告实际样品加标回收率，也未与 ELISA、HPLC 或 qPCR 等方法直接对比。作者认为该方法制备简单、成本低、适合 ppb 级有机磷农药筛查。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：碳糊电极（CPE），由70%石墨粉和30%硅油组成，作为工作电极与电子传导基底
- 固定/修饰层：TEOS二氧化硅溶胶-凝胶膜（含H2O、0.1 M HCl、Triton-X-100），室温固化，包埋酶并允许小分子扩散
- 识别元件：乙酰胆碱酯酶（AChE，EC 3.1.1.7，electric eel来源），催化水解底物并被有机磷农药抑制
- 底物/信号前体：乙酰硫代胆碱氯化物（ASChCl），酶解生成电活性硫代胆碱
- 信号标记物/电活性产物：硫代胆碱（thiocholine），在约0.60 V vs SCE发生阳极氧化，产生电流信号
- 缓冲介质：0.1 M磷酸盐缓冲液（pH 7.0）和0.1 M KCl，维持酶活性与离子强度
- 参比/对电极：饱和甘汞电极（SCE）和铂丝对电极，用于三电极伏安/安培测量
中文摘要
有机磷化合物是一类重要神经活性分子，其检测具有显著分析挑战。本文报道了一种基于乙酰胆碱酯酶（AChE）的安培型生物传感器，采用二氧化硅溶胶-凝胶膜将酶固定于碳糊电极表面。该单酶传感器用于在 0.1 M 磷酸盐缓冲液（pH 7.0）中测定甲基对硫磷（MP）和甲胺磷（acephate）。以乙酰硫代胆碱氯化物（ASChCl）为底物，酶解生成硫代胆碱并发生电化学氧化，在相对于甘汞电极约 0.60 V 处产生显著阳极峰电流。研究考察了 pH、酶负载量和底物浓度对响应的影响。在 20 min 和 4 min 孵育条件下，传感器对 MP 和 acephate 分别在 0.1–0.5 ppb 和 50–750 ppb 范围内呈线性；最优条件下检出限分别为 0.08 ppb 和 87 ppb。传感器具有良好操作稳定性，连续 60 次测量后保留 89% 初始活性。
英文摘要
Organophosphorous compounds are important neuroactive molecules whose presence exhibits significant analytical challenges. An acetylcholinesterase (AChE) based amperometric biosensor was developed by silica sol-gel film immobilization of the enzyme onto the carbon paste electrode. The mono enzyme biosensor was used for the determination of two organophosphorous compounds such as methyl parathion (MP) and acephate in 0.1M phosphate buffer (pH 7.0). The substrate used was acetylthiocholine chloride (ASChCl) confirmed the formation of thiocholine and it was electrochemically oxidized giving significant increase in anodic peak current around at 0.60 V versus calomel electrode. The influence of pH, enzyme loading and substrate concentration on the response of the biosensor was investigated. The monoenzyme biosensor provided linearity to methyl parathion and acephate in the concentration range of 0.1-0.5 ppb and 50-750 ppb with an incubation time of 20 min and 4 min. The detection limits under the optimum working conditions were found to be 0.08 ppb for methyl parathion and 87 ppb for acephate. The sensor shows good operational stability 89% of its original activity for 60 successive measurements.