组成图示
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传感器类型
全细胞生物传感器
检测对象
苯酚（phenol）、总酚类化合物（total phenolic compounds）；样品基质：磷酸缓冲液（PBS）、市售红酒（red wines）
检测原理
该传感器以固定化 Acaligense sp. 全细胞为识别元件，QD-MWNT 复合膜为电子传递与固定化载体。酚类化合物进入电极界面后，被微生物催化发生羟基化生成儿茶酚，并进一步氧化为邻醌；儿茶酚/邻醌在电极表面发生可逆氧化还原反应。CdS 或 Cu2S 量子点与 MWNT 协同提供电子传递通道，降低电子转移阻力，使微生物代谢产物产生的电流信号增强。循环伏安法中，氧化峰电流随苯酚浓度升高而增大，在 CdS-MWNT 体系中 0.5–5.0 mM、Cu2S-MWNT 体系中 0.7–10 mM 呈线性。红酒样品直接测定时，电流响应换算为总酚类化合物含量。
检测灵敏度
线性范围: 0.5–5.0 mM（CdS-MWNT）；线性范围: 0.7–10 mM（Cu2S-MWNT）；R^2 = 0.91756（CdS-MWNT）；R^2 = 0.95882（Cu2S-MWNT）
效应效果
作者报道该传感器具有宽线性范围、较高灵敏度和良好稳定性。pH 4.0–7.0 范围内响应随 pH 升高而增强，pH 7.0 时最佳，pH 高于 7.0 后响应下降。传感器在 0.1 M PBS（pH 7.0）中 4 °C 储存 10 天后，对 3.0 mM 苯酚的响应损失小于 5%。实际样品测定中，直接取 2.0 mL 市售红酒，CdS-MWNT 传感器测得 Amor 红酒电流密度 0.513 mA、总酚 926.1 mg/L，Blue Nun 红酒 0.519 mA、948.4 mg/L；Cu2S-MWNT 传感器测得 Amor 0.844 mA、1031 mg/L，Blue Nun 0.829 mA、1018 mg/L。作者认为 Blue Nun 中较高酚含量与其苦味相关，并主张该传感器可用于红酒酚类快速检测。
传感器的构成
- 基底电极：玻碳电极（GC electrode），作为工作电极与电子传递基底。
- 纳米复合修饰层：CdS-MWNT 或 Cu2S-MWNT，由量子点（QD）修饰多壁碳纳米管（MWNT），提供电子传递通道并固定微生物。
- 成膜粘结层：Nafion 溶液，与 QD-MWNT 混合涂覆，形成稳定薄膜。
- 识别元件：Acaligense sp. 微生物全细胞，催化酚类氧化为儿茶酚和邻醌。
- 信号中间体：儿茶酚（catechol）/邻醌（o-quinone），在电极表面发生氧化还原产生电流信号。
- 检测介质：0.1 M 磷酸缓冲液（PBS, pH 7.0）或红酒样品，提供反应环境。
中文摘要
本研究通过一步辐射反应制备量子点修饰多壁碳纳米管（QD-MWNT）复合材料，将其用作电子传递介质和微生物固定化载体，构建固定化 Acaligense sp. 微生物生物传感器，用于检测市售红酒中的酚类化合物。首先，在室温水溶液中，以多壁碳纳米管（MWNT）存在下经一步辐射反应制备 QD-MWNT 复合材料，并通过 X 射线光电子能谱（XPS）、透射电子显微镜（TEM）和元素分析确认其成功制备。随后，将所得复合材料与 Nafion 溶液混合，采用手工涂覆法在玻碳电极（GC）表面制备复合薄膜，再固定化 Acaligense sp. 构建微生物生物传感器。基于 CdS-MWNT 和 Cu2S-MWNT 载体的传感器对磷酸缓冲液中苯酚的检测范围分别为 0.5–5.0 mM 和 0.7–10 mM。该传感器还用于测定两款市售红酒中总酚类化合物含量。
英文摘要
An Acaligense sp.-immobilized biosensor was fabricated based on QD-MWNT composites as an electron transfer mediator and a microbe immobilization support by a one-step radiation reaction and used for sensing phenolic compounds in commercial red wines. First, a quantum dot-modified multi-wall carbon nanotube (QD-MWNT) composite was prepared in the presence of MWNT by a one-step radiation reaction in an aqueous solution at room temperature. The successful preparation of the QD-MWNT composite was confirmed by XPS, TEM, and elemental analysis. Second, the microbial biosensor was fabricated by immobilization of Acaligense sp. on the surface of the composite thin film of a glassy carbon (GC) electrode, which was prepared by a hand casting method with a mixture of the previously obtained composite and Nafion solution. The sensing ranges of the microbial biosensor based on CdS-MWNT and Cu(2)S-MWNT supports were 0.5-5.0 mM and 0.7-10 mM for phenol in a phosphate buffer solution, respectively. Total concentration of phenolic compounds contained in commercial red wines was also determined using the prepared microbial immobilized biosensor.