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
甲醛（formaldehyde, HCHO）；样品基质：Tris-HCl 缓冲液、虾样品提取液
检测原理
该传感器采用电位法检测甲醛。固定化于 poly(nBA-NAS) 微球表面的醇氧化酶（AOX）催化甲醛与氧气反应，生成甲酸根、质子和过氧化氢：CH2O + O2 + H2O → HCOO− + H+ + H2O2。生成的 H+ 从微球层扩散进入无增塑剂 poly(nBA) pH 离子选择性膜，与膜中的氢离子载体 I 发生选择性相互作用，改变膜相电位。Ag/AgCl SPE 与双结 Ag/AgCl 参比电极之间的电动势（EMF）随 H+ 活度变化，按 Nernst 关系近似线性响应。由于 AOX 共价固定于疏水微球表面，反应主要发生在微球表面，减少了扩散阻力，提高了响应速度和线性范围；无外加电子供体或化学放大，信号放大主要来自酶催化和微球高比表面积。
检测灵敏度
LOD: 0.3 mM；线性范围: 0.3–316.2 mM；灵敏度: 59.41 ± 0.66 mV/decade；R^2 = 0.9776（n=3）
效应效果
传感器对乙醛、甲醇、乙醇和葡萄糖在 3.2–316.2 mM 范围内无明显强干扰，对甲醛选择性较好，尤其甲醛高于 3 mM 时。重复性和重现性分别为 1.11% 和 3.16% RSD（n=3），响应时间 1–8 s。与 poly(HEMA) 厚膜相比，灵敏度由 54.91±5.07 升至 59.41±0.66 mV/decade，线性范围由 10.0–316.2 mM 扩至 0.3–316.2 mM，检出限由 4.0 mM 降至 0.3 mM，响应时间由 10–85 s 缩至 1–8 s。长期稳定性 48 天保持约 80% 初始响应，poly(HEMA) 一周降至 43–58%。虾样回收率 91.5%–105.1%，与 Nash 法无显著差异（p>0.05），适用于食品和水产品甲醛快速监测。
传感器的构成
- 基底电极：Ag/AgCl 丝网印刷电极（SPE），提供导电基底与电位测量界面
- 底层聚合物膜：由 HEMA 与 DMPP 光固化形成的 poly(HEMA) 膜并水化，作为 pH 换能器的附着/水化界面
- pH 离子选择性膜：无增塑剂 poly(nBA) 膜，含 nBA、HDDA、DMPP、氢离子载体 I（hydrogen ionophore I）和 NaTFPB，选择性响应 H+ 并产生电位
- 酶固定化微球层：AOX-poly(nBA-NAS) 微球，沉积于 pH 膜表面，提供高比表面积酶固定化基质
- 识别/催化元件：醇氧化酶（AOX，Hansenula polymorpha），共价结合于 NAS 基丙烯酸微球表面，催化甲醛氧化
- 信号产物：H+（及 H2O2），由 AOX 催化甲醛氧化生成，H+ 被 pH 离子选择性膜检测
中文摘要
本文报道了一种基于醇氧化酶（AOX）的电位法甲醛生物传感器。作者通过乳液光聚合合成了疏水性聚（正丁基丙烯酸酯-N-丙烯酰氧基琥珀酰亚胺）[poly(nBA-NAS)]微球，作为酶固定化基质；AOX 通过 NAS 基团共价结合于微球表面。将 AOX-poly(nBA-NAS) 微球沉积在由光固化、自增塑丙烯酸膜构成的 pH 换能器上，该换能器涂覆于 Ag/AgCl 丝网印刷电极（SPE）表面，膜中含氢离子载体 I 和 NaTFPB。固定化 AOX 催化甲醛氧化生成甲酸和过氧化氢，释放的 H+ 被 pH 离子选择性膜识别并转化为电位信号。研究考察了缓冲液浓度、pH 和微球用量对性能的影响。传感器对甲醛的动态线性范围为 0.3–316.2 mM，灵敏度为 59.41±0.66 mV/decade（R2=0.9776，n=3），检出限为 0.3 mM，重复性和重现性分别为 1.11% 和 3.16% RSD。与厚膜固定化相比，微球体系显著改善了响应时间、线性范围和长期稳定性。
英文摘要
A new alcohol oxidase (AOX) enzyme-based formaldehyde biosensor based on acrylic microspheres has been developed. Hydrophobic poly(n-butyl acrylate-N-acryloxy-succinimide) [poly(nBA-NAS)] microspheres, an enzyme immobilization matrix, was synthesized using photopolymerization in an emulsion form. AOX-poly(nBA-NAS) microspheres were deposited on a pH transducer made from a layer of photocured and self-plasticized polyacrylate membrane with an entrapped pH ionophore coated on a Ag/AgCl screen printed electrode (SPE). Oxidation of formaldehyde by the immobilized AOX resulted in the production of protons, which can be determined via the pH transducer. Effects of buffer concentrations, pH and different amount of immobilization matrix towards the biosensor's analytical performance were investigated. The formaldehyde biosensor exhibited a dynamic linear response range to formaldehyde from 0.3-316.2 mM and a sensitivity of 59.41 ± 0.66 mV/decade (R(2) = 0.9776, n = 3). The lower detection limit of the biosensor was 0.3 mM, while reproducibility and repeatability were 3.16% RSD (relative standard deviation) and 1.11% RSD, respectively (n = 3). The use of acrylic microspheres in the potentiometric formaldehyde biosensor improved the biosensor's performance in terms of response time, linear response range and long term stability when compared with thick film immobilization methods.