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
超氧阴离子自由基（superoxide radical, O2•−）；样品基质：0.05 M 磷酸盐缓冲液中由黄嘌呤/黄嘌呤氧化酶（XOD）产生，以及阿司匹林/维生素C药物溶液、健康与癌变人脑组织匀浆。
检测原理
该传感器以 Pt 电极为换能器，CMC–G 凝胶作为固定基质，戊二醛交联 SOD。检测时，黄嘌呤在黄嘌呤氧化酶（XOD）催化下氧化生成 O2•−；O2•− 扩散至电极表面并被 SOD 催化歧化为 H2O2 和 O2。生成的 H2O2 在 Pt 工作电极 +650 mV 电位下发生两电子氧化，产生与 O2•− 浓度成正比的安培电流。CMC–G 支持体系通过氢键和交联网络增强 SOD 固定、降低酶泄漏，并维持酶的催化活性与电子转移效率。该体系无需外加介体，依靠酶催化歧化和 H2O2 电化学氧化实现信号转换，响应时间约 2 s。
检测灵敏度
LOD: 1.25 × 10^-3 mM (0.125 µM)；线性范围: 1.25 × 10^-3–2 mM；R^2 = 0.9994；灵敏度: 56.75 ± 0.4 µA cm^-2 mM^-1；响应时间: 2 s
效应效果
传感器对 O2•− 具有良好选择性：0.5 mM H2O2 未产生可检测电流，高浓度 H2O2 仅出现阶梯状响应，表明主要响应来自 O2•− 歧化产物。稳定性方面，电极在 4 °C 磷酸盐缓冲液中保存，80 天后仍保留 89.8% 活性，作者认为其寿命长于多数 SOD 电极。所有实验重复 5 次以保证重现性，但未报告 RSD。应用测试中，阿司匹林及含维生素 C 的阿司匹林样品使电流斜率下降，可用于体外评估抗氧化/自由基清除能力；健康与癌变脑组织匀浆产生不同信号，癌组织信号更高，提示其超氧自由基水平更高。作者认为该传感器可用于血浆、尿液、全细胞和组织中 O2•− 检测。
传感器的构成
- 工作电极/换能器：铂（Pt）箔电极，面积 0.5 cm²，作为安培电流读出界面。
- 聚合物支持层：羧甲基纤维素–明胶（CMC–G）混合凝胶，作为固定基质，增强 SOD 固定、减少酶泄漏并促进电子转移。
- 交联剂：戊二醛（glutaraldehyde），交联 CMC–G 与 SOD，形成稳定凝胶结构。
- 识别/催化元件：超氧化物歧化酶（SOD，牛红细胞来源），催化 O2•− 歧化为 H2O2 和 O2。
- 信号产物：过氧化氢（H2O2），由 SOD 催化生成，并在 Pt 电极表面氧化产生电流。
- 电化学介质：0.05 M 磷酸盐缓冲液（phosphate buffer，pH 7.4），提供反应环境并维持酶活性。
中文摘要
本研究报道了一种新型高灵敏度超氧化物歧化酶（SOD）生物传感器，用于直接、同时测定超氧阴离子自由基（O2•−）。将牛红细胞来源的 SOD 与羧甲基纤维素（CMC）和明胶（G）混合，并用戊二醛交联固定于铂（Pt）电极表面，形成 CMC–G–SOD 电极。通过优化 CMC/G 比例、戊二醛浓度和酶浓度，获得稳定且低泄漏的固定化体系。在 0.05 M 磷酸盐缓冲液（pH 7.4）中，O2•− 由黄嘌呤/黄嘌呤氧化酶体系产生，SOD 催化其歧化为过氧化氢（H2O2）和氧气，H2O2 在 Pt 电极 +650 mV 处氧化产生安培电流。传感器响应与 O2•− 浓度成正比，检出限为 1.25×10^-3 mM，相关系数 0.9994，线性范围 1.25×10^-3–2 mM，响应时间 2 s。该传感器在 80 天后仍保留 89.8% 灵敏度，可用于评估阿司匹林类药物的抗氧化性及健康与癌变人脑组织的自由基活性。
英文摘要
A novel, highly sensitive superoxide dismutase biosensor for the direct and simultaneous determination of superoxide radicals was developed by immobilization of superoxide dismutase within carboxymethylcellulose-gelatin on a Pt electrode surface. The parameters affecting the performance of the biosensor were investigated. The response of the CMC-G-SOD biosensor was proportional to O (2) (·-) concentration and the detection limit was 1.25 × 10(-3) mM with a correlation coefficient of 0.9994. The developed biosensor exhibited high analytical performance with wider linear range, high sensitivity and low response time. The biosensor retained 89.8% of its sensitivity after use for 80 days. The support system enhanced the immobilization of superoxide dismutase and promoted the electron transfer of superoxide dismutase minimizing its fouling effect. The biosensor was quite effective not only in detecting O (2) (·-) , but also in determining the antioxidant properties of acetylsalicylic acid-based drugs and the anti-radical activity of healthy and cancerous human brain tissues.