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磷酸盐缓冲液（PBS，pH 6.5）
检测原理
在pH 6.5磷酸盐缓冲液中，H2O2与HRP活性中心Fe(III)反应生成高氧化态中间体HRP-Fe(IV)=O/卟啉自由基阳离子。该中间体从PANI:PESA还原态接受电子，生成HRP-Fe(IV)-OH并使PANI:PESA氧化为oxid-I；随后再接受一个电子回到HRP-Fe(III)，PANI:PESA进一步氧化为oxid-II。PANI:PESA(oxid-II)在Pt电极表面发生两电子还原回到还原态，产生可测阴极电流。H2O2浓度越高，HRP催化循环越快，PANI氧化态再生越多，阴极峰电流越大，因此电流响应与H2O2浓度在1.99–9.90 µM范围内线性相关。PANI纳米管提供导电通道和酶固定化微环境，PESA磺酸基增强界面结合与质子/离子环境，实现酶催化与导电聚合物介导的电子转导。
检测灵敏度
LOD: 0.185 µM；线性范围: 1.99–9.90 µM；灵敏度: 1.33 µA (µM)-1
效应效果
该传感器在pH 6.5磷酸盐缓冲液中响应最大，pH 4、7、8、10响应较低。无HRP的Pt/PANI:PESA对照电极在CV和SWV中均未出现H2O2引起的阴极电流增加，表明信号主要来自HRP催化还原。与文献报道的HRP/PANI/Pt电极（LOD 0.93 µM、灵敏度2.42 µA µM-1）相比，本文传感器LOD更低（0.185 µM），灵敏度为1.33 µA µM-1，整体性能具有竞争力。稳定性方面，0 h、36 h和72 h的灵敏度分别为1.33、0.931和0.855 µA µM-1，72 h后仍保留超过64%初始灵敏度；4 °C保存4天后亦保留超过64%。作者认为PANI:PESA纳米复合可作为酶固定化基底，用于过氧化氢检测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：铂盘工作电极（Pt disk working electrode），提供导电基底与电子转移界面
- 聚合物模板层：聚酯磺酸钠盐（PESA，Eastman AQ 55S）吸附于Pt表面，提供间隙孔模板与磺酸基
- 导电纳米复合层：磺化聚苯胺（PANI）纳米管/纳米复合（PANI:PESA），在PESA孔内化学聚合形成，提供导电通道、氧化还原介导和酶固定化位点
- 识别/催化元件：辣根过氧化物酶（HRP），通过静电吸附固定于PANI:PESA表面，催化H2O2还原
- 工作介质：0.1 M磷酸盐缓冲液（PBS，pH 6.5），提供离子环境和质子传递
- 信号读出：BAS 50电化学工作站，通过CV/SWV记录阴极电流
中文摘要
本研究在铂盘工作电极上构建了一种新型酶固定化平台：将苯胺在聚酯磺酸钠盐（PESA）的间隙孔内聚合，形成磺化聚苯胺（PANI）纳米管/纳米复合层。扫描电镜显示复合层由直径约90 nm的均一PANI纳米管组成，热重分析（TGA）证实纳米管可稳定至230 °C。PANI:PESA纳米复合在磷酸盐缓冲盐水中呈现准可逆氧化还原行为，适合作为酶固定化基底。随后将辣根过氧化物酶（HRP）固定化于该修饰电极，用于过氧化氢（H2O2）检测。该生物传感器对H2O2的灵敏度为1.33 µA (µM)-1，检出限为0.185 µM。稳定性实验表明，在4 °C保存四天后，传感器仍保留超过64%的初始灵敏度，说明PANI:PESA纳米复合平台可用于过氧化氢生物传感器制备。
英文摘要
A novel enzyme immobilization platform was prepared on a platinum disk working electrode by polymerizing aniline inside the interstitial pores of polyester sulphonic acid sodium salt (PESA). Scanning electron microscopy study showed the formation of homogeneous sulphonated polyaniline (PANI) nanotubes (∼90 nm) and thermogravimetric analysis (TGA) confirmed that the nanotubes were stable up to 230 °C. The PANI:PESA nanocomposite showed a quasi-reversible redox behaviour in phosphate buffer saline. Horseradish peroxidase (HRP) was immobilized on to this modified electrode for hydrogen peroxide detection. The biosensor gave a sensitivity of 1.33 μA (μM)(-1) and a detection limit of 0.185 μM for H(2)O(2). Stability experiments showed that the biosensor retained more than 64% of its initial sensitivity over four days of storage at 4 °C.