组成图示
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传感器类型
表面等离子共振(SPR)生物传感器
检测对象
过氧化氢（H2O2），样品基质为醋酸缓冲液（pH 5.0–5.4）水溶液。
检测原理
HRP嵌入DSPG双层脂质膜中，PAn膜作为导电支撑层。加入H2O2后，HRP催化H2O2还原并氧化PAn膜，使PAn在氧化态与还原态之间发生可逆转变。PAn的氧化还原状态改变其导电性和光学性质，导致SPR反射率随时间变化。由于BLM允许电子和质子部分转移，HRP与PAn之间形成电子通道，小分子H2O2引起的界面变化被PAn氧化还原开关放大。SPR动力学曲线斜率随H2O2浓度增加而增大，从而实现定量检测；检测后可通过电化学还原PAn再生传感器表面。
检测灵敏度
线性范围: 5 × 10−5 M–2 × 10−3 M
效应效果
对比实验显示，单独PAn膜或PAn支持BLM接触H2O2时未出现R–θ曲线角度偏移，说明响应主要来自HRP酶促反应。连续电化学扫描中反射率调制幅度保持不变，表明混合膜稳定；每次检测后通过电化学还原氧化态PAn即可完全再生。AFM粗糙度由裸金约1.179 nm增至PAn膜约10.08 nm，再降至BLM约5.213 nm，证实BLM形成。系统响应时间约350 s，慢于文献报道的约100 s，原因是BLM限制质子转移，但较长响应时间有利于准确提取SPR动力学斜率。该方法为小分子酶反应和BLM质子转移研究提供新途径。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻璃片上溅射铬（Cr，约1.5 nm）和Au（约42.7 nm）SPR金膜，作为SPR传感表面和工作电极。
- 修饰层：电化学沉积聚苯胺（PAn）膜，厚度约10.5 nm，作为导电支撑层和氧化还原信号放大/电子转移层。
- 修饰层：DSPG（1,2-二硬脂酰-sn-甘油-3-磷酸甘油，钠盐）囊泡融合形成双层脂质膜（BLM），厚度约9.5 nm，支撑并固定HRP。
- 识别元件：辣根过氧化物酶（HRP），嵌入BLM中，催化H2O2并氧化PAn。
- 信号放大元件：PAn氧化还原转变（导电态与绝缘态切换）引起光学性质变化，放大SPR反射率响应。
- 检测系统：自建设电化学SPR系统，固定入射角65°，记录SPR反射率/角度曲线并施加电位。
中文摘要
本文首次将电化学表面等离子共振（SPR）方法用于检测双层脂质膜（BLM）中的酶促反应。以氧化还原聚苯胺（PAn）膜为支撑，在SPR金基底上构建含辣根过氧化物酶（HRP）的BLM。HRP在H2O2存在下催化氧化PAn膜，引起PAn氧化还原状态变化，进而改变SPR反射率。通过SPR动力学曲线原位监测PAn膜的氧化还原转变，实现了对HRP与H2O2酶促反应的分析。结果表明，PAn膜支撑的BLM既能保持HRP的生物活性，又为HRP与电极表面PAn之间的电子转移提供通道，从而发展出可灵敏检测H2O2的SPR生物传感器。H2O2在5×10−5 M至2×10−3 M范围内被检测。每次检测后可通过电化学还原氧化态PAn至还原态实现传感器表面完全再生。该方法为利用电化学SPR增强BLM中小配体酶反应检测提供了新途径。
英文摘要
In this paper, electrochemical surface plasmon resonance (SPR) method was first used to detect enzymatic reaction in bilayer lipid membrane (BLM) based on immobilizing horseradish peroxidase (HRP) in the BLMs supported by the redox polyaniline (PAn) film. By SPR kinetic curve in situ monitoring the redox transformation of PAn film resulted from the reaction between HRP and PAn, the enzymatic reaction of HRP with H(2)O(2) was successfully analyzed by electrochemical SPR spectroscopy. The results show that this BLM supported on PAn film cannot only preserve the bioactivity of HRP immobilized in the membrane, but also provide a channel for the transfer of electrons between HRP and PAn on electrode surface. These characteristics enabled the development of SPR biosensor for sensitively detecting H(2)O(2). H(2)O(2) has been detected by electrochemical SPR spectroscopy in the concentration range of 5 x 10(-5)M to 2 x 10(-3)M. After each of detections, the SPR sensor surface was completely regenerated by electrochemically reducing the oxidized PAn to its reduced state. This method provides a novel route for enhancing the detection of small ligand of enzymatic reaction in BLM by electrochemical SPR spectroscopy.