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）；实验基质为 0.1 M PBS（pH 7.0，脱氧），作者提出可应用于消毒剂、商业隐形眼镜溶液、环境水样及血清免疫分析。
检测原理
该传感器以 GCE 为换能基底，GNACs 的纳米多孔金壳作为导电通道和生物相容载体，负载 Hb 并促进血红素中心与电极间的直接电子转移。检测时，H2O2 扩散至修饰电极表面，氧化 Hb[Heme(FeIII)] 生成 Compound I；Compound I 立即与另一分子 H2O2 反应，再生 Hb[Heme(FeIII)] 并释放 O2。在负电位下，Hb[Heme(FeIII)] 在电极上被还原为 Hb[Heme(FeII)]，后者与 O2 结合形成 Hb[Heme(FeII)]-O2，再经电化学还原再生 Hb[Heme(FeIII)] 并产生 H2O2，总反应为 H2O2 + 2H+ + 2e- → 2H2O。催化电流 icat 随 H2O2 浓度增加而增大，在 1–140 μM 内呈线性；体系需脱氧以保证线性响应。
检测灵敏度
LOD: 0.93 μM (S/N=3)；线性范围: 1–140 μM；灵敏度斜率: 0.0281 μA/μM；R^2 = 0.998
效应效果
该传感器重现性良好，50 μM H2O2 连续六次测量 RSD 为 3.7%；4 °C 保存一个月后保留 93.6% 初始响应。KappM 为 0.21 mM，低于 Hb/Au-SBA-15（2.87 mM）、Hb/Chit-Aus/Cys（1.4 mM）和 Hb-CdTe-CaCO3@PEs（0.77 mM），表明 Hb 对 H2O2 亲和力更高。ks 约 2.64 s−1，电活性 Hb 表面浓度约 2.17×10−10 mol cm−2，约为理论单层 11 倍。未报告选择性、抗干扰或实际样品回收率。作者认为可用于消毒剂、隐形眼镜溶液、环境样品及血清免疫分析。
传感器的构成
- 工作电极基底：玻璃碳电极（GCE），经氧化铝抛光和超声清洗，提供导电换能表面。
- 模板聚集体：聚(烯丙基胺盐酸盐)（PAH）与磷酸氢二钠（Na2HPO4）形成的阳离子聚电解质聚集体，作为金纳米粒子自组装模板。
- 纳米修饰层：柠檬酸钠稳定金纳米粒子（AuNPs）静电自组装形成金纳米粒子组装胶囊（GNACs），提供纳米多孔导电金壳。
- 生物识别/催化元件：血红蛋白（Hb），负载于 GNACs 中，保留血红素活性并催化 H2O2 还原。
- 固定膜：Nafion（0.5% 水溶液）沉积形成薄膜，固定 Hb-GNACs 并维持界面稳定。
- 电化学测量电极：饱和甘汞电极（SCE）作参比、铂丝作辅助，与 GCE 组成三电极体系。
中文摘要
本文报道了一种尺寸可控、形貌可调的金纳米粒子组装胶囊（GNACs）及其在过氧化氢（H2O2）电化学生物传感器中的应用。作者采用简单两步混合法：先使阳离子聚电解质聚(烯丙基胺盐酸盐)（PAH）在多价阴离子磷酸氢二钠（Na2HPO4）存在下自组装成球形聚集体，再以该聚集体为模板，使带负电的柠檬酸钠稳定金纳米粒子（AuNPs）静电自组装形成胶囊。通过调节金纳米粒子用量，可获得不同形貌的胶囊。完整金壳具有纳米多孔结构，为负载血红蛋白（Hb）提供了合适微环境。紫外–可见光谱和循环伏安结果表明，GNACs 能保持 Hb 活性并促进血红素中心与电极间的直接电子转移。所得传感器对 H2O2 表现出高亲和力和良好催化活性，具有大比表面积、良好导电性和生物相容性，可作为新型生物传感器平台，并有望用于药物递送、医学诊断和生物包埋。
英文摘要
Gold nanoparticle-assembled capsules (GNACs) with controllable size and tunable morphology were fabricated through a simple two-step mixing procedure. Cationic polyelectrolyte was first induced to self-assemble into spherical aggregates in the presence of multivalent anions. Then, the aggregates served as an effective template for the self-assembly of gold nanoparticles to form size-controllable capsules. By adjusting the quantity of gold nanoparticles, capsules with various morphologies could be obtained. Because of their unique nanoporous features, the capsules with intact shells were further used to load hemoglobin (Hb) for the fabrication of a novel H(2)O(2) biosensor. The results of UV-vis spectroscopy and cyclic voltammetry indicated that the capsules provided a suitable matrix for the immobilization of Hb. Additionally, the resulting biosensor showed a high affinity and good catalytic activity to H(2)O(2). With the advantages of the large surface area, good conductivity and biocompatibility, the GNACs can offer a promising platform for the development of biosensors. Moreover, on the basis of the capsule structure, this material may also be expected to apply in some fields such as drug delivery, medical diagnostics and bio-encapsulation.