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：0.1 M pH 7.0 PBS（N2 饱和）
检测原理
该传感器以固定于电极表面的血红蛋白（Hb）作为过氧化物酶模拟物。当 H2O2 接近电极时，Hb 血红素中的 Fe3+ 与 H2O2 反应生成 Compound I，Compound I 再与 H2O2 反应生成 O2 和水；同时 Hb Fe3+ 在电极表面被还原为 Fe2+，Fe2+ 与 O2 结合后在电极上再氧化为 Fe3+，总反应为 H2O2 + 2H+ + 2e- → 2H2O。在 -0.22 V（vs SCE）下，H2O2 浓度升高使还原电流增大。MLC 的多孔高比表面积结构增加 Hb 负载量，AuNPs 和 MLC 提供导电通道，促进 Hb 活性中心与电极间的直接电子转移，从而降低电子转移电阻并提高灵敏度。
检测灵敏度
摘要报告：LOD: 0.03 mM (S/N = 3)；线性范围: 0.06 mM–1.6 mM。正文报告：线性范围: 0.03 mM–1.6 mM；LOD: 0.01 mM (S/N = 3)；Iss (mA) = 2.10×10^-2C (mM) + 3.00×10^-1 (n = 34, r = 0.9991)
效应效果
该传感器在 -0.22 V 下对 H2O2 呈安培响应，作者称该电位可最小化常见干扰物响应并限制氧还原电流。响应快速，95% 稳态电流在 2 s 内获得。重现性方面，10 个独立制备电极对 5 mM H2O2 电流具有可接受重现性；对 130.0 mM H2O2 连续 7 次测量 RSD 为 2.7%。稳定性方面，CV 响应 25 个循环无明显变化，4 ℃ 保存 4 周后保留初始响应 95% 以上。与多层 Hb 金膜电极及 Hb/nano-Au/L-cys/nano-Au/nano-Pt/CHIT 铂盘电极相比，线性范围更宽；与无酶 H2O2 传感器相比检测限更低，接近三维纳米多孔 Au 网络负载 Hb 的传感器。作者认为可用于 H2O2 微量和常量测定。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：ITO（氧化铟锡玻璃）导电基底，作为工作电极并提供电子传导通道
- 聚合物修饰层：PDA（邻苯二胺）电聚合膜，在 ITO 表面形成带官能团的界面，便于后续纳米材料组装
- 纳米复合修饰层：PDDA–MLC/AuNPs 三层（n=3）层层组装膜；MLC 为乌头藤根皮状碳，PDDA 为聚二甲基二烯丙基氯化铵，AuNPs 为金纳米粒子，提供导电通道、增大比表面积并稳定固定 Hb
- 识别/催化元件：Hb（血红蛋白）固定于 {PDDA–MLC/AuNPs}3/PDA/ITO 表面，作为过氧化物酶模拟物催化 H2O2 还原
- 电化学池：三电极体系，SCE（饱和甘汞电极）作参比电极，Pt 电极作对电极
- 信号读出：CHI 660D 电化学工作站，在 -0.22 V vs SCE 下安培检测 H2O2 还原电流
中文摘要
本文在水热条件下成功合成了具有乌头藤根皮状形貌的碳材料（MLC）。利用 MLC 高比表面积和良好电子导电性，进一步构建了由 MLC、血红蛋白（Hb）和金纳米粒子（AuNPs）组装而成的层状生物传感器。扫描电镜和透射电镜结果表明，通过调节前驱体引发剂用量和反应温度，可控制碳材料形貌；在 5 mg 二茂铁和 6 mL 四氯化碳、280 ℃ 条件下可形成 MLC。采用循环伏安法和电化学阻抗谱等电化学方法表征了该层状生物传感器，并将其用于过氧化氢（H2O2）的灵敏检测。在优化实验条件下，H2O2 的线性范围为 0.06 mM 至 1.6 mM，检出限为 0.03 mM（S/N = 3）。此外，该生物传感器还具有快速响应（2 s 内）和高稳定性。
英文摘要
Unique monkshoodvine root-bark like morphology carbon materials (MLC) have been successfully synthesized under hydrothermal conditions. Utilizing the merits of high surface area and good electron conductivity of the MLC, a layered biosensor designed by assembling the MLC, hemoglobin (Hb) and gold nanoparticles was further developed. Scanning electron microscope and transmission electron microscope showed that the morphology of carbon materials can be successfully controlled simply by moderating the initiator amount of precursor and reaction temperature. The results indicated that the MLC was formed at the reaction condition of 5 mg Ferrocene + 6 mL CCl(4) at 280 °C. Electrochemical methods, such as cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy, were used to characterize the layered biosensor and its application for sensitive detection of hydrogen peroxide (H(2)O(2)). Under optimized experimental condition, the linear range for the determination of H(2)O(2) was 0.06 μM to 1.6 mM with a detection limit of 0.03 μM (S/N = 3). Furthermore, the biosensor also showed a fast response (within 2 s) and high stability.