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
L-半胱氨酸（L-cysteine, CySH；含游离还原型 fCySH 与总半胱氨酸 tCySH），样品基质为人尿。
检测原理
在 pH 7.4 磷酸盐缓冲液（PBS）中，L-半胱氨酸（CySH）在 GO–Au NCs/GC 电极表面发生电催化氧化。GO 的含氧官能团和边缘缺陷位点提供电子转移通道，BSA 稳定 Au NCs 提供高比表面和催化活性位点，二者通过静电作用形成无连接子复合层，降低 CySH 氧化过电位至 +0.387 V。CySH 先解离为 CyS−，随后在电极界面失去电子生成 CyS 自由基，并进一步偶联为胱氨酸（CySSyC）。随着 CySH 浓度升高，界面氧化电子转移速率增加，阳极峰电流增大，在 0.05–20.0 μmol/L 范围内与浓度呈线性关系。检测通过循环伏安/安培法读取阳极峰电流，无需酶或生物识别元件，依靠材料电催化实现选择性氧化。
检测灵敏度
LOD: 0.02 μmol/L；线性范围: 0.05–20.0 μmol/L；线性方程: I (μA) = -3.08 - 6.41c (μmol/L)；R^2 = 0.9949
效应效果
该传感器选择性良好：10 μmol/L 谷胱甘肽和 10 μmol/L 胱氨酸对 0.2 μmol/L CySH 测定无影响；100 倍浓度金属离子、糖类、核苷酸及氨基酸相对误差小于 ±5%，几乎无干扰。2.0 和 8.0 μmol/L CySH 的批内变异系数分别为 3.1% 和 5.8%，批间变异系数分别为 4.9% 和 3.7%。4 ℃保存 4 周和 12 周后分别保留 94.7% 和 87.3% 初始响应。人尿加标回收率为 93.18%–106.29%，RSD ≤5.17%；与化学发光法结果一致，t 检验在 95% 置信水平无显著差异。作者认为其制备简单、响应快、稳定性好，可直接用于尿样检测。
传感器的构成
- 基底电极：玻璃碳电极（GC），3 mm 直径，经氧化铝抛光及硝酸、丙酮、超纯水清洗后作为工作电极。
- 纳米复合修饰层：氧化石墨烯（GO）/BSA 稳定金纳米团簇（Au NCs）复合材料，超声混合后滴涂 20 μL 于 GC 表面，干燥后循环伏安活化。
- 电催化活性层：GO 含氧官能团与 Au NCs 表面协同作用，促进 L-半胱氨酸（CySH）硫醇基氧化电子转移。
- 支持电解质：0.1 mol/L 磷酸盐缓冲液（PBS，pH 7.4），提供离子导电环境。
- 电化学测量组件：Ag/AgCl（饱和 KCl）参比电极、Pt 丝对电极与 CHI760D 电化学工作站，完成三电极检测。
中文摘要
本文通过超声处理利用静电相互作用制备了无连接子的氧化石墨烯/金纳米团簇（GO–Au NCs）复合材料，并用透射电镜（TEM）、原子力显微镜（AFM）、紫外–可见吸收光谱（UV–vis）和傅里叶变换红外光谱（FT-IR）进行表征。形貌与结构结果表明，金纳米团簇可高效负载于氧化石墨烯表面。电化学测试表明，GO–Au NCs 复合材料对 L-半胱氨酸（CySH）的氧化具有显著电催化作用。以该复合材料修饰玻璃碳电极构建的电化学生物传感器在 0.05–20.0 μmol/L 范围内对 CySH 呈良好线性响应，检出限为 0.02 μmol/L，氧化电位低至 +0.387 V。金属离子、糖类、核苷酸及多种氨基酸对测定无明显干扰。该传感器制备简单、响应快速、稳定性好、重现性高，并可直接用于人尿样品中游离还原型及总半胱氨酸的测定，无需分离技术。
英文摘要
In this paper, a linker-free connected graphene oxide/Au nanocluster (GO-Au NCs) composite was prepared under sonication through electrostatic interactions, and characterized by transmission electron microscope (TEM), atomic force microscope (AFM), ultraviolet-visible (UV-vis) and FT-IR spectrum. The morphological and structural characterizations evidence that the Au NCs can be efficiently decorated on the GO. The electrochemical investigations indicated that GO-Au NCs composite has an important role in the electrocatalytic activity towards the oxidation of L-cysteine (CySH). The GO-Au NCs composite modified electrode shows a large determination range from 0.05 to 20.0 μmol/L, a remarkably low detection limit is 0.02 μmol/L and low oxidation potential (+0.387). It was found that metal ions, carbohydrates, nucleotide acids and amino acids had no distinct effect on the determination of L-cysteine. In addition, the sensor has some important advantages such as simple preparation, fast response, good stability and high reproducibility. The direct determination of free reduced and total CySH in human urine samples has been successfully carried out without the assistance of any separation techniques.