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 PBS 缓冲液（pH 6.5）
检测原理
该传感器以 ITO 为工作电极，将 SiO2@Au 纳米纤维与壳聚糖、HRP 共固定。H2O2 从溶液扩散进入 CS 膜并到达 HRP 活性中心。HRP(Fe3+) 与 H2O2 反应生成 Compound I（Fe4+O），Compound I 从电极获得一个电子和质子生成 Compound II，Compound II 再获得一个电子和质子还原为 HRP(Fe3+)，同时生成水。该酶催化循环使 H2O2 还原产生阴极电流。SiO2@Au 纤维中连续 Au 壳形成一维导电网络，降低界面电子转移阻抗，促进 HRP 直接电子转移和 H2O2 扩散，因此电流随 H2O2 浓度升高而增大。该体系未使用 HCR、RCA 或 CRISPR-Cas 等核酸放大策略，主要依靠酶催化循环和 Au 壳导电网络实现信号增强。
检测灵敏度
LOD: 2 μM (S/N = 3)；线性范围: 5 × 10−6 M–1.0 × 10−3 M（安培法：5 μmol L−1–1.0 mmol L−1）；R^2 = 0.993（安培法）/0.997（CV法）；表观 Michaelis–Menten 常数: 1.11 mmol L−1
效应效果
该传感器响应迅速，加入 H2O2 后 3 s 内达到最大电流的 95%，快于文献中 HRP 固定于 AuNPs 修饰 ITO 电极的 ≥5 s，与 AuNPs 掺杂石墨烯电极相当。稳定性方面，4 ℃保存第一周电流无明显下降，一个月后仍保持初始值的 85% 以上。重复性方面，同一电极对 0.1 mM H2O2 连续测量 10 次的 RSD 低于 5%；按相同方法制备的 5 个电极间重现性 RSD 也低于 5%。论文未报告选择性、抗干扰、实际样品加标回收率或与 ELISA/HPLC/qPCR 的对比。作者认为该平台可用于一次性 HRP 生物传感器，也可作为多种氧化酶生物传感器和生物电子器件的候选平台。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：ITO 导电玻璃，作为工作电极提供导电基底与电子传输通道。
- 纳米材料修饰层：SiO2@Au 核壳纳米纤维，由静电纺丝 SiO2 纤维包覆连续 Au 壳，提供一维导电网络、高比表面和电子转移路径。
- 固定/成膜层：壳聚糖（CS），以 0.5% 醋酸 CS 溶液分散 SiO2@Au 纤维并共固定 HRP，起成膜、固定和生物相容作用。
- 识别/催化元件：辣根过氧化物酶（HRP），催化 H2O2 还原并实现直接电子转移。
- 信号标记物：无外源标记物，HRP 催化 H2O2 还原直接产生电化学电流信号。
中文摘要
本文报道了一种用于过氧化氢生物传感器的新型核壳杂化材料及其制备与表征。该材料由连续金壳包覆二氧化硅纳米纤维构成，先通过静电纺丝二氧化硅溶胶制备 SiO2 纤维，再在纤维表面原位生长金种子，最后将金种子二氧化硅纤维进一步包覆为连续金壳，得到 SiO2@Au 纳米纤维。该杂化材料具有良好化学稳定性、优异生物相容性和高效电子转移性能。作者将 SiO2@Au 纳米纤维与壳聚糖及辣根过氧化物酶共固定于氧化铟锡（ITO）电极上，构建过氧化氢生物传感器，并用循环伏安法评价其电化学性能。传感器对 H2O2 的添加表现出高灵敏度和快速响应，H2O2 线性范围为 5×10−6–1.0×10−3 M，检出限为 2 μM（S/N=3），表观 Michaelis–Menten 常数为 1.11 mmol L−1。结果表明 SiO2@Au 纳米复合材料可用于构建多种电化学生物传感器。
英文摘要
We describe the preparation and characterization of a novel type of core-shell hybrid material for application in a novel hydrogen peroxide biosensor, where the structure consists of a continuous gold shell that encapsulates the silica fiber. The SiO(2)@Au nanofibers had been synthesized by electrospinning silica sol, and then golden seeds were in situ grown on the fiber, lastly the gold-seeded silica fibers were further coated by continuous gold shells. The above nanocomposites had satisfactory chemical stability, excellent biocompatibility and efficient electron transfer property, which may have potential application for the highly sensitive chemical or biological sensors. Cyclic voltammetry (CV) was used to evaluate the electrochemical performance of the SiO(2)@Au nanocomposites at indium tin oxide (ITO). The biosensor showed high sensitivity and fast response upon the addition of H(2)O(2) and the linear range to H(2)O(2) was from 5×10(-6) to 1.0×10(-3)M with a detection limit of 2 μM (S/N=3). The apparent Michaelis-Menten constant of the biosensor was 1.11 mmol L(-1). These results indicated that SiO(2)@Au nanocomposites have potential for constructing of a variety of electrochemical biosensors.