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
综述或非传感器论文
检测对象
葡萄糖(glucose)、过氧化氢(H2O2)、酚(phenol)、胆固醇(cholesterol)、尿酸(uric acid)、尿素(urea)；样品基质：临床、环境水样、食品及废水等（综述未限定单一基质）
检测原理
ZnO纳米结构通过物理吸附、静电吸附、包埋或交联固定酶，其高比表面积和约9.5的等电点有利于酸性酶蛋白结合并保持活性。目标物与固定酶发生特异性催化反应：葡萄糖被葡萄糖氧化酶氧化并产生过氧化氢，过氧化氢在辣根过氧化物酶或血红蛋白催化下还原，酚被酪氨酸酶氧化，胆固醇被胆固醇氧化酶氧化，尿酸被尿酸酶氧化，尿素被脲酶水解。反应产生的可电化学活性物质或电子转移事件在电极界面形成电流。ZnO及复合的碳、MWCNT、AuNP等提供电子通路，降低电子转移阻力，使安培电流随底物浓度升高而增大。多孔、花状、纳米线等形貌和导电复合层可增大酶负载量、缩短扩散距离，实现信号放大。
检测灵敏度
葡萄糖 LOD: 1 µM；线性范围: 0.01-1.6 mM；灵敏度: 35.3 µA/cm2·mM；H2O2 LOD: 0.03 µM；线性范围: 0.1-800 µM；灵敏度: 0.041 µA/mM；酚 LOD: 0.05 µM；线性范围: 0.15-65 µM；灵敏度: 182 µA/mM；胆固醇 LOD: 0.012 µM；线性范围: 1-15×10-3 mM；灵敏度: 61.7 µA/cm2·mM；尿酸 LOD: 2 µM；线性范围: 5 µM-1 mM；尿素 线性范围: 10-50 mM。
效应效果
综述报道的ZnO酶传感器普遍具有快速响应、高灵敏和良好稳定性。葡萄糖传感器响应时间可小于5-10 s，灵敏度达35.3 µA/cm2·mM，部分体系对尿酸、抗坏血酸、对乙酰氨基酚和多巴胺无明显干扰。过氧化氢传感器灵敏度最高达1310 µA/cm2·mM，KM可低至82.8 µM，ZnO/壳聚糖体系40天后保留80%初始电流。酚传感器检出限可低于0.05 µM，灵敏度达287 µA/cm2·mM。胆固醇传感器灵敏度为61.7 µA/cm2·mM，检出限0.012 µM，KM 2.57 mM。尿酸传感器线性范围5 µM-1 mM，热稳定10-85 °C，多层体系稳定超过160天。作者认为ZnO形貌多样、成本低、生物相容性好，适合临床、环境和食品检测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：金电极(Au)、玻璃碳电极(GCE)、Ti/PET、ITO等，提供电子传导与信号读出
- 纳米材料修饰层：ZnO纳米梳、纳米线、纳米钉、纳米棒、纳米颗粒、多孔薄膜或花状结构，提供高比表面积与酶固定微环境
- 复合导电/稳定层：碳、多壁碳纳米管(MWCNT)、金纳米颗粒(AuNP)、壳聚糖(Chitosan)、Nafion等，增强导电性、固定酶并稳定界面
- 识别元件：葡萄糖氧化酶(GOD)、辣根过氧化物酶(HRP)、血红蛋白(Hb)、微过氧化物酶(MP)、酪氨酸酶(Ty)、胆固醇氧化酶(ChOx)、尿酸酶(Uricase)、脲酶(Urease)，催化目标物
- 固定化/封闭层：Nafion、壳聚糖(Chitosan)、戊二醛交联、PDDA等，限制酶流失并维持生物活性
- 信号标记物：无外源标记，酶催化产物或电子转移直接产生安培信号
中文摘要
本文综述了纳米结构氧化锌（ZnO）在酶电化学生物传感器中的研究进展。ZnO具有宽禁带、压电、高比表面积、良好生物相容性和较高等电点（IEP约9.5）等特性，可为酶提供适宜固定微环境，在保持酶生物活性的同时促进电子传递，从而提升传感器分析性能。文章按葡萄糖、过氧化氢、酚和胆固醇等目标物，以表格形式总结了基于ZnO的酶电化学生物传感器平台及其性能，并重点讨论了ZnO纳米结构的制备方法与形貌特征、修饰电极构建策略、酶固定化方式（物理吸附、静电吸附、包埋、交联等）以及传感器响应时间、灵敏度、线性范围、检出限和稳定性等性能。综述指出，ZnO纳米梳、纳米线、纳米钉、纳米棒、纳米颗粒、多孔薄膜和花状结构等可作为酶固定化载体，并可进一步与碳、多壁碳纳米管、金纳米颗粒、壳聚糖和Nafion等复合，用于构建低成本、快速响应、高灵敏的电化学生物传感器。
英文摘要
Nanostructured ZnO with its unique properties could provide a suitable microenvironment for immobilization of enzymes while retaining their biological activity, and thus lead to an expanded use of this nanomaterial for the construction of electrochemical biosensors with enhanced analytical performance. ZnO-based enzyme electrochemical biosensors are summarized in several tables for an easy overview according to the target biosensing analyte (glucose, hydrogen peroxide, phenol and cholesterol), respectively. Moreover, recent developments in enzyme electrochemical biosensors based on ZnO nanomaterials are reviewed with an emphasis on the fabrications and features of ZnO, approaches for biosensor construction (e.g., modified electrodes and enzyme immobilization) and biosensor performances.