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）、碘酸根/碘酸盐（iodate, IO3-）；样品基质：0.05 M pH 7 磷酸盐缓冲液（PBS）
检测原理
传感器以 CACNT 修饰玻璃碳电极为换能界面，CAT 固定于 CACNT 表面。CACNT 的高导电性和 CA 的吸附使 CAT 与电极之间发生直接电子转移，CA 的醌基团还可作为电子介体参与电催化。当 H2O2 进入电极界面时，CAT 催化其还原/分解，使 CAT 活性中心发生 FeIII/FeII 循环，电子经 CACNT 和 CA 传递至电极，在固定负电位下产生阴极电流；碘酸根在 CAT 膜表面被还原为 I-，同样通过酶促电子转移产生电流。随着 H2O2 或 IO3- 浓度升高，稳态安培电流线性增大。该体系未采用 HCR/RCA 等额外放大策略，主要依靠酶催化和 CACNT 导电/CA 介导增强电子转移。
检测灵敏度
H2O2（安培法）：线性范围: 10 μM-3.2 mM；灵敏度: 287.98 μA mM-1 cm-2；R^2 = 0.9895。IO3-（安培法）：线性范围: 0.01-2.16 mM；灵敏度: 0.253 mA mM-1 cm-2；R^2 = 0.9394。H2O2（CV）：线性范围: 4.31-36 mM；灵敏度: 81.96 μA mM-1 cm-2；R^2 = 0.9943。IO3-（CV）：线性范围: 1.67-14 mM；灵敏度: 58.42 μA mM-1 cm-2；R^2 = 0.9953。
效应效果
该传感器抗干扰能力较好：10 mM 抗坏血酸（AA）、多巴胺（DA）和尿酸（UA）对 H2O2 检测无干扰；0.1 mM 亚硝酸根（NO2-）、DA 和 UA 对碘酸盐检测无干扰。CAT/CACNT 膜在 4 °C PBS 中保存 1 周后仍保留 95.03% 的还原峰电流；CACNT 水分散液室温保存 4 个月无明显沉淀。重复测量 1 mM H2O2 和 5 mM 碘酸盐的 RSD 分别为 2.8% 和 3.62%。酶动力学显示 H2O2 和 IO3- 的 KappM 分别为 0.21 mM 和 0.09 mM，表明高亲和力。作者认为 CACNT 可作为固定重要蛋白和生物分子的平台，用于 H2O2 和碘酸盐的选择性电化学检测。
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，面积 0.079 cm2，用于承载修饰层并传递电子
- 纳米材料修饰层：胭脂红酸分散多壁碳纳米管（CACNT），滴涂于 GCE 表面，提供导电通道、分散稳定性和酶固定平台
- 识别元件：过氧化氢酶（CAT），固定于 CACNT/GCE 表面，催化 H2O2 分解和碘酸根还原，实现生物识别与催化
- 信号介质：胭脂红酸（CA），吸附于 MWCNT 管壁，作为分散剂并可能通过醌/氢醌转化介导电催化
- 支持电解质：0.05 M pH 7 磷酸盐缓冲液（PBS），提供离子导电环境
- 电化学池：Ag/AgCl 参比电极与 Pt 丝对电极，构成三电极体系
- 检测读出：CHI 1205a 工作站/CHI 750 恒电位仪及旋转盘电极，用于 CV、EIS 和安培电流读出
中文摘要
本文报道了以胭脂红酸（CA）为分散剂制备多壁碳纳米管（MWCNTs）稳定水分散液的方法。透射电镜、扫描电镜和原子力显微镜结果表明，MWCNT 在 CA 水溶液中分散良好，CA 吸附于 MWCNT 管壁；傅里叶变换红外光谱和紫外-可见吸收光谱进一步证实了 CA 与 MWCNT 的结合。为构建高选择性安培生物传感器，将过氧化氢酶（CAT）固定于 CA-MWCNT 修饰的玻璃碳电极表面。固定化 CAT 在 0.05 M、pH 7.0 磷酸盐缓冲液中呈现良好的准可逆氧化还原峰，形式电位为 -0.559 V。所制备的 CAT/CACNT 生物传感器对 H2O2 和碘酸盐具有优异的安培响应，线性范围分别为 10 μM-3.2 mM 和 0.01-2.16 mM，灵敏度分别为 287.98 μA mM-1 cm-2 和 0.253 mA mM-1 cm-2。该传感器对 H2O2 和碘酸盐表现出高亲和力与良好选择性。
英文摘要
We report the preparation of stable dispersion of multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) using carminic acid (CA) as a dispersing agent. The transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscopy (SEM), and atomic force microscopy (AFM) results confirmed that MWCNT is well dispersed in CA aqueous solution and CA has been well adsorbed at MWCNT walls. Fourier transform infrared (FTIR) and UV-vis absorption spectra results also confirmed the adsorption of CA at MWCNT. To develop a highly selective amperometric biosensor for H(2)O(2) and iodate, the model enzyme catalase (CAT) was immobilized at CACNT modified glassy carbon electrode surface. The immobilized CAT exhibits well defined quasi reversible redox peaks at a formal potential (E°') of -0.559V in 0.05M pH 7 phosphate buffer solution (PBS). The proposed CAT/CACNT biosensor exhibits excellent amperometric response towards H(2)O(2) and iodate in the linear concentration range between 10μM to 3.2mM and 0.01-2.16mM. The sensitivity values are 287.98μAmM(-1)cm(-2) and 0.253mAmM(-1)cm(-2), respectively. Moreover, the developed CAT biosensor exhibits high affinity for H(2)O(2) and iodate with good selectivity.