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
邻苯二酚（catechol/cathecol），样品基质为0.1 M磷酸钠缓冲液（pH 7.0）
检测原理
该传感器以固定于纳米结构电极表面的酪氨酸酶作为识别与催化元件。邻苯二酚进入电极界面后，被酪氨酸酶催化氧化生成邻苯醌；在-100 mV恒定电位下，邻苯醌在电极表面发生电化学还原，产生与邻苯二酚浓度相关的还原电流。PAMAM G-4树状大分子包覆AuNP经双苯胺交联电聚合后形成三维导电网络，增大电极有效面积并促进电子传递；树状大分子表面伯氨基经戊二醛与酶多点共价交联，保持酶构象与催化活性。因此，邻苯二酚浓度越高，酶催化生成的邻苯醌越多，安培电流越大，实现定量检测。
检测灵敏度
LOD: 20 nM；线性范围: 50 nM–10 mM；灵敏度: 1.94 A M−1 cm−2；校准方程斜率: 19 mA M−1；R^2 = 0.999
效应效果
该传感器响应迅速，6 s内达到95%稳态电流；纳米结构电极的安培响应为无纳米结构对照电极的13倍。同电极重复性RSD为3.1%，电极间RSD为8.8%。4°C干燥保存16天和30天后分别保留96%和67%初始活性。修饰后电子转移阻抗由205 Ω降至52 Ω，固定酶后升至760 Ω；电化学面积由3.5 mm2增至11.7 mm2，固定酶后降至0.98 mm2。表观KM为21.9 mM，Imax为505 nA。与文献酪氨酸酶传感器相比，其线性范围和LOD处于同类水平，作者认为该策略可构建稳健可靠的安培生物传感器。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：金盘电极（Au disk electrode，2.0 mm），作为工作电极与电子传导基底
- 自组装单分子层：对氨基硫酚（p-aminothiophenol, pATP）修饰Au表面，提供可电聚合苯胺单元并锚定纳米粒子
- 纳米材料修饰层：PAMAM G-4树状大分子包覆金纳米粒子（PAMAM G-4 dendron-coated AuNPs）电聚合形成双苯胺交联三维网络，提供高比表面积、导电性和氨基位点
- 交联固定层：戊二醛（glutaraldehyde, GA）与树状大分子表面伯氨基反应，将酪氨酸酶共价固定
- 识别/催化元件：酪氨酸酶（tyrosinase, Tyr），催化邻苯二酚氧化为邻苯醌
- 信号产物：邻苯醌（o-benzoquinone），在-100 mV下电化学还原产生安培电流
- 检测介质：0.1 M磷酸钠缓冲液（pH 7.0），维持酶活性与离子强度
- 电化学池：Ag/AgCl/KCl参比电极与Pt对电极，用于三电极电位控制
中文摘要
本文报道了一种用于生物传感器构建的新型纳米结构电极表面。作者以2-巯基乙磺酸、对氨基硫酚和半胱胺核心聚酰胺胺G-4树状大分子作为封端配体，制备多官能化金纳米粒子，并通过双苯胺交联网络将其电聚合在金电极表面，形成三维导电纳米结构基质。随后利用戊二醛将酪氨酸酶共价交联固定在该基质上。所得酶电极在pH 7.0磷酸钠缓冲液中、-100 mV电位下用于邻苯二酚的安培定量。酶催化邻苯二酚氧化生成邻苯醌，邻苯醌在电极表面还原产生电流。该生物传感器对邻苯二酚的线性范围为50 nM至10 mM，检出限为20 nM，灵敏度为1.94 A M−1 cm−2。电极在4°C干燥条件下保存16天和30天后分别保留96%和67%的初始活性，表明该纳米结构电极策略可用于构建稳健的电化学生物传感器。
英文摘要
Polyfuntionalized gold nanoparticles were prepared by using 2-mercaptoethanesulfonic acid, p-aminothiophenol and cysteamine core polyamidoamine G-4 dendron as capping ligands. The nanoparticles were electropolymerized on a Au electrode surface through the formation of a bisaniline-cross-linked network. The enzyme tyrosinase was further crosslinked on this nanostructured matrix. The enzyme electrode, poised at -100 mV, was used for the amperometric quantification of cathecol. The biosensor showed a linear response from 50 nM to 10 μM cathecol, with a low detection limit of 20 nM and a sensitivity of 1.94 A M(-1) cm(2). The electrode retained 96% and 67% of its initial activity after 16 and 30 days of storage at 4 °C under dry conditions.