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（superoxide anion, O2•−）；样品基质为pH 7.0磷酸盐缓冲液（PBS）及直接粘附于电极表面的RAW 264.7巨噬细胞体系。
检测原理
海藻酸钠（SA）溶胶-凝胶膜将超氧化物歧化酶（SOD）固定于金电极表面，形成生物相容微环境，促进SOD氧化还原中心与电极之间的直接电子转移，无需中介体。SOD形式电位约0.14 V，位于O2•−/O2与O2•−/H2O2之间。在0 V施加电位下，O2•−扩散至电极表面，被SOD特异性识别并催化还原/歧化，电子经SOD直接传递至金电极，产生阴极电流。稳态电流与O2•−浓度在0.44–229.88 μM范围内成正比，高浓度时呈Michaelis-Menten饱和。该传感器无外源信号放大，但酶催化与直接电子转移提高了响应速度；活细胞释放O2•−时电流上升，加入SOD后下降，证明信号来源于O2•−。
检测灵敏度
LOD: 0.23 μM；线性范围: 0.44–229.88 μM；灵敏度: 7.82 × 10−4 μA (cm2 μM)−1；相关系数: 0.995
效应效果
传感器在0 V下对O2•−响应快，5 s内达95%稳态电流；对DA、AA、H2O2、O2、OH•和ONOO−无明显干扰，选择性良好。稳定性方面，4 ℃ PBS中保存1周响应不变，1个月后保留92%初始响应；6个独立制备电极对4.0 μM O2•−的RSD为5.8%。其线性范围宽于SOD-ZnO纳米盘，灵敏度高于SOD/半胱氨酸修饰金电极和SOD/NiOx修饰玻碳电极，检出限低于SOD/Cys/Au碳纤维微电极和SOD/NiOx修饰玻碳电极。表观Michaelis-Menten常数KappM为0.10 mM，表明对O2•−亲和力高。作者认为该传感器可用于活细胞释放O2•−的实时监测，具有细胞生物学应用潜力。
传感器的构成
- 基底电极：金电极（Au），经氧化铝抛光和超声清洗，作为工作电极与电子换能界面。
- 修饰层：海藻酸钠（SA）溶胶-凝胶膜，2 mg/mL SA与SOD等体积混合后滴涂干燥，固定SOD并提供生物相容微环境。
- 识别催化元件：超氧化物歧化酶（SOD），3000 U/mL，特异性催化O2•−歧化/还原，实现识别与电催化。
- 信号标记物：无外源标记物，依赖SOD氧化还原中心的直接电子转移产生电流。
- 信号读出：CHI 660B电化学工作站，铂丝对电极与饱和甘汞电极（SCE）组成三电极体系，进行CV和安培检测。
中文摘要
海藻酸钠（SA）溶胶-凝胶膜显著促进了超氧化物歧化酶（SOD）的直接电子转移，其形式电位为0.14 V，恰好位于O2•−/O2与O2•−/H2O2之间。SOD/SA修饰电极制备简单，无需任何中介体或促进剂。基于SOD/SA对O2•−的双分子识别和特异性反应，该SOD修饰电极可用于测定O2•−，具有低施加电位（0 V）、高选择性（无明显干扰）、宽线性范围（0.44–229.88 μM）和低检出限（0.23 μM）等良好分析性能（pH 7.0磷酸盐缓冲液）。此外，该传感器还可成功用于直接测定粘附在修饰电极表面的活细胞释放的O2•−。因此，该O2•−生物传感器结合SA溶胶-凝胶膜的特性，为蛋白质固定化、固定化蛋白直接电子转移研究以及活细胞释放O2•−的实时测定提供了新方法。
英文摘要
The direct electron transfer of superoxide dismutase (SOD) was greatly facilitated by sodium alginate (SA) sol-gel film with the formal potential of 0.14 V, which was just located between O(2)(•-)/O(2) and O(2)(•-)/H(2)O(2). The preparation of the SOD/SA modified electrode was simple without any mediators or promoters. Based on bimolecular recognition for specific reactivity of SOD/SA toward O(2)(•-), the SOD modified electrode was utilized to measure O(2)(•-) with good analytical performance, such as low applied potential (0 V), high selectivity (no obvious interference), wide linear range (0.44-229.88 μM) and low detection limit (0.23 μM) in pH 7.0 phosphate buffer solution. Furthermore, it could be successfully exploited for the determination of O(2)(•-) released from living cells directly adhered on the modified electrode surface. Thus, the proposed O(2)(•-) biosensor, combining with the properties of SA sol-gel film, provided a novel approach for protein immobilization, direct electron transfer study of the immobilized protein and real-time determination of O(2)(•-) released from living cells.