传感器类型
电化学生物传感器
检测对象
烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)、过氧化氢(H2O2);样品基质为 pH 7 磷酸盐缓冲液(PBS)流动注射载液
检测原理
该传感器没有独立生物识别元件,而是利用预阳极化 SPCE* 与聚硫靛(PT)的双功能电催化界面。预阳极化在碳表面生成边缘位点和含氧官能团,提高电子转移速率;PT 作为可逆氧化还原介质,使 NADH 在盘电极 0.2 V 发生介导氧化,H2O2 在环电极 -0.2 V 发生介导还原。NADH 氧化产生阳极电流,H2O2 还原产生阴极电流,电流大小随各自浓度增加而线性增大。环盘电极与壁射流 FIA 将两种信号在空间和时间上分离,避免相互干扰。系统未使用酶、核酸或纳米酶放大,主要依靠 PT 介导和预阳极化增强实现低电位检测。
检测灵敏度
LOD: 1.74 μM(NADH);26.0 μM(H2O2);线性范围: 20 μM–1 mM(NADH);200 μM–5 mM(H2O2);灵敏度: 0.34 μA/mM(NADH);0.13 μA/mM(H2O2)
效应效果
在 1 mM H2O2 存在下,NADH 的循环伏安峰电流基本不变;在 NADH 存在下,H2O2 检测也未观察到干扰,说明双通道选择性良好。对 200 μM NADH 和 500 μM H2O2 重复进样 15 次,相对标准偏差分别为 2.9% 和 3.0%,表明重现性较好。作者指出该电极可有效消除 NADH 氧化过程中的电极污染问题。最佳流动注射流速为 0.7 mL/min。论文未报告实际样品加标回收率或与 ELISA、HPLC、qPCR 等方法的对比,但认为该双功能电极可方便耦合氧化酶或脱氢酶,用于多种生物分析物检测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极:环盘丝网印刷碳电极(RDSPCE),包含盘电极(disk)与环电极(ring),提供导电基底与双工作区
- 预处理层:预阳极化丝网印刷碳电极(SPCE*),在 0.1 M pH 7.4 PBS 中 2.0 V 处理 300 s,生成边缘位点与含氧官能团,增强电子转移
- 修饰层:聚硫靛(poly(thionine), PT),由硫靛(thionine)在 -0.5 至 1.1 V 电聚合 40 圈形成,作为 NADH 氧化与 H2O2 还原的电化学介质
- 检测区:盘电极(disk)施加 0.2 V 检测 NADH;环电极(ring)施加 -0.2 V 检测 H2O2
- 流动注射模块:Cole-Parmer 泵、Rheodyne 7125 进样阀、Zensor SF-100 壁射流电化学池,实现样品连续进样与双电极同步检测
- 参比电极:Ag/AgCl 参比电极,用于电位基准与恒电位安培检测
中文摘要
本文报道了一种基于双功能聚硫靛修饰电极同时检测烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)和过氧化氢(H2O2)的新方法。在预阳极化丝网印刷碳电极(SPCE*)上电聚合硫靛,可显著降低 NADH 的氧化电位至 0.15 V(vs. Ag/AgCl)。由于聚硫靛也是 H2O2 还原的已知电化学介质,作者进一步制备了聚硫靛修饰环盘电极,并结合流动注射分析(FIA)实现两种分析物的同步测量。在盘电极施加 0.2 V、环电极施加 -0.2 V 的优化电位下,该系统对 NADH 和 H2O2 均表现出良好灵敏度(NADH 为 0.34 μA/mM,H2O2 为 0.13 μA/mM)和检出限(NADH 为 1.74 μM,H2O2 为 26.0 μM)。该方案可为氧化酶和脱氢酶相关生物传感器应用提供基础。
英文摘要
We report here a novel detection scheme for simultaneous detection of NADH and H(2)O(2) based on a bifunctional poly(thionine)-modified electrode. Electropolymerization of thionine on a "preanodized" screen-printed carbon electrode effectively lowers the oxidation potential of NADH to 0.15 V (vs. Ag/AgCl). Since poly(thionine) is also a well known electrochemical mediator for H(2)O(2) reduction, we further developed a poly(thionine)-modified ring disk electrode for simultaneous measurement of nicotinamide adenine dinucleotide (NADH) and hydrogen peroxide (H(2)O(2)) by flow injection analysis. By applying the optimized detection potentials of 0.2V and -0.2V at disk and ring electrodes, respectively, this system allows the simultaneous measurement of both analytes with good sensitivity (0.13 μA/mM for H(2)O(2) and 0.34 μA/mM for NADH) and limit of detection (1.74 μM and 26.0 μM for NADH and H(2)O(2)). This opens the possibility of a whole series of biosensor applications.