组成图示
点击图片查看大图 · 依据论文自动绘制
传感器类型
电化学生物传感器
检测对象
NADH（β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸还原型，PBS 缓冲液）、乙醇（ethanol，PBS 缓冲液）
检测原理
该传感器以 ADH 为识别元件，以 NAD+ 为辅因子。乙醇进入电极界面后，在 ADH 催化下发生氧化反应，同时 NAD+ 被还原为 NADH。生成的 NADH 扩散至 PEDOT-PSS-Au 纳米修饰层，在 +0.04 V 恒电位下被电催化氧化为 NAD+，并向 ITO 工作电极传递电子，产生与 NADH 浓度成正比的安培电流。由于乙醇氧化与 NADH 生成呈化学计量关系，电流随乙醇浓度增加而增大。Au 纳米颗粒提供高比表面和电催化活性位点，PEDOT-PSS 提供导电网络，二者协同降低 NADH 氧化过电位并减少氧化产物污染，从而实现低电位、高灵敏、抗干扰的电化学检测。
检测灵敏度
NADH: LOD: 0.1 μM；线性范围: 1–80 μM；R^2 = 0.996；安培线性范围: 0.1–2.2 μM；灵敏度: 88 ± 2 mA M−1 cm−2；R^2 = 0.9981；另报告 NADH 灵敏度: 95 mA M−1 cm−2。乙醇: 线性范围: 1–100 μM；灵敏度: 97 mA M−1 cm−2；R^2 = 0.9995。
效应效果
该电极对 1 mM 抗坏血酸和尿酸均无干扰，NADH 安培响应在 2 s 内达到稳态，乙醇响应在 5 s 内达到稳态值的 97%。稳定性方面，NADH 检测 20 d 后仍保留约 94% 初始活性；重复性 RSD 为 2.3%（10 次），电极间重现性 RSD 为 2.8%（5 个电极）。乙醇表观 Michaelis–Menten 常数为 13 mM，灵敏度 97 mA M−1 cm−2，与 NADH 灵敏度 95 mA M−1 cm−2 相当。文中未报告实际样品加标回收率或与 ELISA/HPLC/qPCR 等方法的对比，作者认为该平台可用于脱氢酶底物的高灵敏、稳定电化学生物传感器。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：ITO 玻璃板（indium-doped tin oxide, ITO），提供导电工作电极基底。
- 导电聚合物修饰层：PEDOT-PSS（poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-poly(styrene sulfonic acid)）旋涂薄膜，形成多孔导电基质和电子传输通道。
- 纳米材料修饰层：Au 纳米颗粒（Au NPs，平均 10–15 nm，由 HAuCl4 电化学沉积），电催化 NADH 氧化、降低过电位并固定酶。
- 识别元件：乙醇脱氢酶（alcohol dehydrogenase, ADH，E.C. 1.1.1.1），催化乙醇氧化。
- 辅因子：NAD+（β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸氧化型，0.2 mM），在 ADH 催化下被还原为 NADH。
- 信号分子：NADH（β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸还原型），酶促生成并在 +0.04 V 氧化产生电流。
- 缓冲介质：PBS（pH 7.2），维持酶活性和电化学检测环境。
- 信号读出：电化学分析仪（EG&G PAR），通过恒电位安培或方波伏安记录电流。
中文摘要
本研究将金纳米颗粒（Au NPs）分散到聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)（PEDOT-PSS）基质中，制备了一种新型修饰电极，并研究其对还原型β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）氧化的电催化活性。与 PEDOT-PSS 电极相比，PEDOT-PSS-Au 纳米电极使 NADH 氧化过电位显著降低超过 0.7 V，并可在较低正电位（+0.04 V vs. SCE）增强 NADH 氧化。分散在 PEDOT-PSS 中的 Au 纳米颗粒可防止 NADH 氧化产物污染电极表面，同时促进 NADH 与电极之间的电子转移。该电极对 NADH 电催化氧化具有高灵敏度，且抗坏血酸和尿酸不干扰 NADH 检测。此外，电极具有良好稳定性（20 d 后保留约 95% 初始活性）、重现性（RSD 2.8%，n=5）、选择性和宽线性动态范围（1–80 μM，R2=0.996）。基于其促进 NADH 电子转移的能力，作者进一步将乙醇脱氢酶（ADH）固定于 PEDOT-PSS-Au 纳米基质中，构建了用于乙醇测定的生物相容性脱氢酶生物传感器。该生物传感器对乙醇表现出高灵敏度、快速响应、良好重现性和优异稳定性。
英文摘要
A new modified electrode is fabricated by dispersing gold nanoparticles onto the matrix of poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-poly(styrene sulfonic acid), PEDOT-PSS. The electrocatalytic activity of the PEDOT-PSS-Au(nano) electrode towards the oxidation of beta-nicotinamide adenine dinucleotide (NADH) is investigated. A substantial decrease in the overpotential (>0.7 V) has been observed for the oxidation of NADH at the PEDOT-PSS-Au(nano) electrode in comparison to the potential at PEDOT-PSS electrode. The Au nanoparticles dispersed in the PEDOT-PSS matrix prevents the fouling of electrode surface by the oxidation products of NADH and augments the oxidation of NADH at a less positive potential (+0.04V vs. SCE). The electrode shows high sensitivity to the electrocatalytic oxidation of NADH. Further, the presence of ascorbic acid and uric acid does not interfere during the detection of NADH. Important practical advantages such as stability of the electrode (retains approximately 95% of its original activity after 20 days), reproducibility of the measurements (R.S.D.: 2.8%; n=5), selectivity and wide linear dynamic range (1-80 microM; R(2)=0.996) are achieved at PEDOT-PSS-Au(nano) electrode. The ability of PEDOT-PSS-Au(nano) electrode to promote the electron transfer between NADH and the electrode makes us to fabricate a biocompatible dehydrogenase-based biosensor for the measurement of ethanol. The biosensor showed high sensitivity to ethanol with rapid detection, good reproducibility and excellent stability.