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）；样品基质：pH 7.0磷酸盐缓冲液（PBS）及稀释100倍的消毒剂样品
检测原理
HRP通过戊二醛固定于GNP–TNT|HIL复合膜中，TNTs提供刚性骨架，GNP作为导电隧道，HIL提高导电性并维持酶活性，使HRP血红素中心与电极发生直接电子传递。检测时，H2O2与HRP(Fe3+)反应生成Compound I（Fe4+O）和Compound II，电极电子依次还原中间体并再生HRP(Fe3+)，产生还原电流。加入对苯二酚（HQ）后，HQ将HRP(Fe3+)还原为HRP(Fe2+)，H2O2再将HRP(Fe2+)氧化再生，HQ(ox)在电极表面被还原，形成循环电子传递，显著放大电流。在−0.4 V恒电位下，稳态电流随H2O2浓度增加而增大。
检测灵敏度
LOD: 2.2 μM；线性范围: 15–750 μM；灵敏度斜率: (16.1 ± 0.26) × 10−3 μA μM−1（含HQ）和 (2.35 ± 0.062) × 10−3 μA μM−1（无HQ）；R^2 = 0.994（含HQ）和 0.996（无HQ）
效应效果
该传感器对尿酸、抗坏血酸、多巴胺、半胱氨酸和葡萄糖（各0.2 mM）抗干扰良好，0.1 mM H2O2响应变化<10%。连续20次循环伏安变化<5%；4 ℃保存两周保留90%初始电流（未浸泡处理仅65%）。0.1 mM H2O2连续10次测量RSD 3.7%，6个电极批内RSD 4.6%。消毒剂样品稀释100倍后加标回收率95.3%–106%，RSD 2.1%–3.7%。响应时间3 s，动态范围15–750 μM、LOD 2.2 μM，优于表1中多种HRP-H2O2传感器。作者认为其制备简便、成本低、响应快、灵敏度高且稳定。
传感器的构成
- 基底电极：玻璃碳电极（GCE），3 mm工作电极，提供电子传递界面
- 纳米骨架层：钛酸盐纳米管（TNTs，Na2Ti2O4(OH)2），作为刚性骨架，提供大比表面积和生物相容微环境
- 导电纳米点层：金纳米点（GNP，平均约5.3 nm），负载于TNTs外壁，作为导电隧道促进HRP电子传递
- 包埋介质层：疏水离子液体（HIL，1-癸基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐），与GNP–TNTs混合成膜，提高导电性并包埋固定酶
- 交联固定层：戊二醛（glutaraldehyde）薄干膜，用于共价固定HRP
- 识别催化元件：辣根过氧化物酶（HRP），催化H2O2还原并实现直接电子传递
- 电子介质：对苯二酚（HQ），在检测中作为电子供体/介质，放大H2O2还原电流
- 检测介质：pH 7.0磷酸盐缓冲液（PBS，0.05 mol L−1），提供检测环境
中文摘要
本文报道了一种新型传感支架，由金纳米点（GNP）修饰的TiO2纳米管（TNTs）作为刚性材料，以及疏水离子液体（HIL）1-癸基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐作为包埋剂，用于促进辣根过氧化物酶（HRP）在玻璃碳电极上的电子传递。GNP通过一步还原HAuCl4·3H2O制备，以硼氢化钠为还原剂、柠檬酸钠为稳定剂，负载于TNTs表面。采用透射电镜、扫描电镜、X射线衍射和傅里叶变换红外光谱对复合材料的形貌与组成进行表征。循环伏安法显示，修饰电极上HRP呈现一对可重复的准可逆氧化还原峰，峰间分离69 mV，表明HRP与复合电极之间存在电子传递。随后，GNP–TNT|HIL|HRP电极在pH 7.0磷酸盐缓冲液中采用计时电流法检测H2O2。该生物传感器在15–750 μM范围内呈线性响应，检出限为2.2 μM，并表现出良好稳定性，两周后仍保留90%检测信号。
英文摘要
In this work, a novel sensing scaffold, consisting Au nanoparticle (GNP)-dotted TiO(2) nanotubes (TNTs) as the rigid material and the hydrophobic ionic liquid (HIL), 1-decyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate, as the entrapping agent, was applied to facilitate the electron transfer of horseradish peroxidase (HRP) on a glassy carbon electrode. GNPs were immobilised on the TNTs in our work using a one-step reduction of HAuCl(4)·3H(2)O by sodium borohydride in the presence of sodium citrate as a stabilising reagent. The morphology and composition of the as-synthesised composite materials were characterised by transmission electron microscopy, scanning electron microscopy, X-ray diffraction and Fourier-transform infrared spectroscopy. Cyclic voltammetry of HRP at the modified electrode presented a pair of reproducible, quasi-reversible redox peaks with a peak-to-peak separation of 69 mV, indicating electron transfer between HRP and composite electrode. The GNP-TNT|HIL|HRP electrode was then applied to the detection of H(2)O(2) in a pH 7.0 phosphate buffer using chronoamperometry. The biosensor exhibited a linear response in the 15-750 μM range, and a limit of detection of 2.2 μM. The biosensor also exhibited stability with 90% of the detection signal retained over a two-week duration.