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
儿茶酚（catechol），样品基质为pH 6.5磷酸盐缓冲液（PBS）及加标PBS样品
检测原理
该传感器基于酶促催化与安培检测。固定于壳聚糖–CNi膜中的酪氨酸酶识别并催化儿茶酚氧化，生成邻醌；邻醌在玻璃碳电极表面发生电化学还原，产生与儿茶酚浓度成正比的阴极电流。CNi纳米颗粒具有导电性，可缩短邻醌与电极间的电子转移距离，降低界面阻抗，提高电流响应；壳聚糖则提供多孔网络，利于酶固定并保持活性。在pH 6.5 PBS中，于-0.2 V（vs. SCE）施加恒定电位，连续加入儿茶酚后电流迅速上升并在约8 s内达到稳态。因此，通过测量稳态安培电流或还原峰电流即可定量儿茶酚浓度。
检测灵敏度
LOD: 0.083 nM (S/N=3)；线性范围: 0.25 nM–27 μM；灵敏度: 514 μA mM−1；回归方程: Ipa/μA = -0.30 (±0.066) - 0.51 (±0.0063) c(catechol)/μM；KM app: 59.31 μM
效应效果
该传感器响应快，约8 s达稳态电流95%。同一电极测5.0 μM儿茶酚10次RSD为3.8%，5个独立电极RSD为4.6%；4 °C干燥保存2个月后保留60.3%响应。加标回收率98.1%–106.0%。线性范围0.25 nM–27 μM宽于聚苯胺–离子液体–碳纳米纤维（0.40 nM–2.1 μM）、氧化铝溶胶–凝胶/Sonogel-Carbon（0.10–30 μM）和金纳米颗粒–石墨–特氟龙（0.01–8.0 μM）；灵敏度514 μA mM−1高于ZnO纳米棒（2.14 μA mM−1）、MWCNT–Nafion（346 μA mM−1）和SWCNT（355 μA mM−1）；KM app 59.31 μM低于Fe3O4–壳聚糖（96.9 μM）。作者认为可用于痕量酚类检测。
传感器的构成
- 基底电极：玻璃碳电极（GCE），作为工作电极与电子转导基底
- 纳米修饰层：碳包覆镍纳米颗粒（CNi）与壳聚糖（chitosan）复合膜，提供导电通道并分散固定酶
- 识别元件：酪氨酸酶（tyrosinase），催化儿茶酚氧化生成邻醌
- 信号产物：邻醌（o-quinone），在电极表面还原产生安培电流
- 反应介质：pH 6.5磷酸盐缓冲液（PBS），维持酶活性与电化学环境
- 电极体系：饱和甘汞电极（SCE）与铂丝（Pt wire），构成三电极测量体系
中文摘要
本研究构建了一种新型酪氨酸酶–壳聚糖–碳包覆镍纳米颗粒（CNi）纳米复合膜电化学生物传感器，用于儿茶酚的检测。该生物传感器以玻璃碳电极为基底，将酪氨酸酶、壳聚糖和CNi按一定体积比混合后滴涂于电极表面，经室温干燥制得。扫描电子显微镜和电化学阻抗谱表明，CNi在壳聚糖中分散均匀，酪氨酸酶被有效固定且膜层致密完整。在pH 6.5磷酸盐缓冲液中，该传感器对儿茶酚具有宽线性范围（0.25 nM–27 μM），检出限低至0.083 nM（S/N=3），响应时间约8 s，并表现出良好的重现性和稳定性。壳聚糖–CNi膜不仅有利于酶的固定，还能在很大程度上保持其生物活性，因此该策略可用于开发其他酶基生物传感器。
英文摘要
A novel nanocomposite film of tyrosinase-chitosan-carbon-coated nickel nanoparticles (CNi) had been constructed for the detection of catechol. The tyrosinase-chitosan-CNi bionanocomposite film was characterized with scanning electron microscopic (SEM) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). In pH 6.5 phosphate buffer solutions (PBS), the biosensor was applied to detect catechol with a broad linear range from 0.25 nM to 27 μM, the detection limit was brought down to 0.083 nM (S/N=3). The proposed biosensor demonstrated rapid response, as well as good reproducibility and stability. The chitosan-CNi film was propitious to the immobilization of tyrosinase and to the retention of its bioactivity to a large extent. Therefore, the film has potential applications in the immobilization of other enzyme-based biosensors.