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（hydrogen peroxide, H2O2）；样品基质：磷酸盐缓冲液（PBS, pH 7.0）
检测原理
HRP 通过 RTIL 与 GNPs-TNTs 的凝胶化复合膜固定在 GCE 表面，Nafion 覆盖增强稳定性。HRP 血红素中心与电极之间发生直接电子转移，无需外加电子媒介体。当 H2O2 进入传感界面时，HRP 催化其还原，酶促反应消耗电子并再生 HRP，使电极在 −0.40 V 处产生随 H2O2 浓度增大的还原电流。GNPs 提高复合膜导电性与电子转移速率，TNTs 提供支撑基质，RTIL 维持酶天然构象与生物活性，从而增强催化电流。计时电流法读取稳态电流，实现 H2O2 的安培检测。
检测灵敏度
LOD: 2.1 × 10−6 mol L−1 (based on the S/N = 3)；线性范围: 5 × 10−6 to 1 × 10−3 mol L−1；灵敏度斜率: (8.13 ± 0.069) × 10−4 μA M−1；R = 0.997 (n = 20)
效应效果
该传感器在 0.05 mol/L PBS（pH 7.0）中对 H2O2 表现出快速安培响应，响应时间约 4 s。与不含 GNPs 的 HRP|RTIL|TNTs|Nafion 电极相比，加入 GNPs 后氧化和还原电流分别提高 25.5% 和 28.6%，说明金纳米颗粒显著增强电子转移与催化电流。传感器在 4°C 保存 15 d、每 3 d 测试一次后仍保留约 95% 初始灵敏度；对 0.1 mmol/L H2O2 连续 10 次测定 RSD 为 5.3%，同批 5 个电极制备重复性 RSD 为 4.2%。对照 HRP|RTIL 电极在 2 次测试后损失 90% 灵敏度。作者认为该平台无毒、环境友好，具有开发第三代生物传感器用于体内环境污染物检测的潜力。
传感器的构成
- 基底电极：玻璃碳电极（GCE），抛光后作为工作电极与电子转导基底。
- 纳米复合修饰层：金纳米颗粒负载钛酸盐纳米管（GNPs-TNTs），提供导电支撑并增强电子转移与固定。
- 离子液体凝胶层：亲水性室温离子液体（RTIL），形成生物相容凝胶微环境，保持 HRP 天然结构并促进直接电子转移。
- 识别/催化元件：辣根过氧化物酶（HRP），固定于 RTIL/GNPs-TNTs 凝胶中，催化 H2O2 还原并通过血红素中心直接电子转移。
- 稳定封闭层：Nafion（1%），覆盖于复合膜表面，提高传感器稳定性并减少酶与离子液体流失。
- 凝胶化固定剂：HRP 水溶液（2 mg/mL），诱导 RTIL 与 GNPs-TNTs 在电极表面原位成凝胶膜。
中文摘要
本文在新型修饰玻璃碳电极上实现了辣根过氧化物酶（HRP）的直接电化学。该传感平台由 Nafion、亲水性室温离子液体（RTIL）以及负载金纳米颗粒的钛酸盐纳米管（GNPs-TNTs）组成。RTIL 与 GNPs-TNTs 的复合膜通过少量 HRP 水溶液的凝胶化作用固定在电极表面。采用透射电子显微镜（TEM）、粉末 X 射线衍射（XRD）和红外光谱（IR）对复合膜进行表征。紫外–可见光谱和红外光谱表明，复合膜中的 HRP 能保持天然二级结构和生物活性。通过循环伏安法和计时电流法研究固定化 HRP 电极，结果表明纳米复合修饰电极与 HRP 血红素之间可实现直接电子转移。该生物传感器对 H2O2 的线性响应范围为 5×10−6 至 1×10−3 mol/L，检出限为 2.1×10−6 mol/L（S/N=3）。
英文摘要
The direct electrochemistry of horseradish peroxidase (HRP) on a novel sensing platform modified glassy carbon electrode (GCE) has been achieved. This sensing platform consists of Nafion, hydrophilic room-temperature ionic liquid (RTIL) and Au nanoparticles dotted titanate nanotubes (GNPs-TNTs). The composite of RTIL and GNPs-TNTs was immobilized on the electrode surface through the gelation of a small amount of HRP aqueous solution. The composite was characterized by transmission electron microscopy (TEM), powder X-ray diffraction (XRD) and infrared spectroscopy (IR). UV-Vis and IR spectroscopy demonstrated that HRP in the composite could retain its native secondary structure and biochemical activity. The HRP-immobilized electrode was investigated by cyclic voltammetry and chronoamperometry. The results from both techniques showed that the direct electron transfer between the nanocomposite modified electrodes and heme in HRP could be realized. The biosensor responded to H(2)O(2) in the linear range from 5×10(-6) to 1×10(-3) mol L(-1) with a detection limit of 2.1×10(-6) mol L(-1) (based on the S/N=3).