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
酚（phenol）、酚类化合物（phenolics）；样品基质：磷酸盐缓冲液（PBS）、市售红葡萄酒（red wines）
检测原理
该传感器以固定化酪氨酸酶为生物识别/催化元件。酚类底物在酶活性位点被酪氨酸酶催化羟基化，先生成邻苯二酚，再进一步氧化为邻醌；邻醌可在电极表面发生可逆氧化还原反应。MWNT 提供高比表面积和快速电子转移通道，离子液体基团增强酶固定与界面电子传递，壳聚糖成膜维持酶活性。随着酚浓度增加，酶催化产生的邻醌/邻苯二酚量增加，电极在约 -0.2 V 处的氧化峰电流增大，从而通过循环伏安或电流密度读出酚含量。无额外化学放大，主要依靠酶催化和 MWNT 导电增强。
检测灵敏度
线性范围: 0.01–0.08 mM；灵敏度: 2.925 A (mol·L−1)−1；KMapp: 0.041 mmol·L−1
效应效果
在 0.04 mM 酚、邻甲酚和邻苯二酚比较中，酚的氧化峰响应最高，邻甲酚和邻苯二酚响应较弱，显示对酚类取代模式有一定选择性。pH 4.0–7.0 范围内响应随 pH 升高而增大，pH 7.0 后下降；温度 20–45 °C 响应升高，45 °C 最大，但考虑酶稳定性实验采用室温。传感器用于三种韩国市售红葡萄酒：在磷酸盐缓冲液中加入 8 μL 酒样时，总酚分别为 383.5、872.9 和 3087 mg/L；在 2.0 mL 原酒中分别为 20.33、38.02 和 39.01 mg/L。作者认为 MWNT 离子液体电极可增强电子转移并固定酪氨酸酶，为红葡萄酒总酚的电化学快速检测提供简便方法。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：ITO玻璃（indium tin oxide, ITO），导电工作电极
- 纳米材料修饰层：多壁碳纳米管（MWNT）经辐射诱导接枝聚合（RIGP）接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA），形成poly(GMA)-g-MWNT
- 离子液体修饰层：1-丁基咪唑溴化物（1-butylimidazole bromide）固定于环氧基团，形成MWNT离子液体（MWNT-IL）
- 识别/催化元件：酪氨酸酶（tyrosinase, TYR），催化酚羟基化生成邻苯二酚/邻醌
- 粘结/成膜层：壳聚糖（chitosan, CS），固定MWNT-IL与酶并形成复合膜
- 信号产物：邻醌（o-quinone）/邻苯二酚（catechol），在电极发生氧化还原产生电流
中文摘要
本研究通过辐射诱导接枝聚合（RIGP）在水相中将甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）接枝到多壁碳纳米管（MWNT）表面，制备含环氧基团的 poly(GMA)-g-MWNT；随后将 1-丁基咪唑溴化物固定到环氧基团上，得到 MWNT 离子液体。以 ITO 玻璃为基底，将 MWNT 离子液体、酪氨酸酶和壳聚糖作为粘结剂手涂成膜，构建 MWNT 离子液体酶电极。在磷酸盐缓冲液中，该电极对酚的检测范围为 0.01–0.08 mM，并优化了 pH、温度及不同酚类化合物的影响。利用该酪氨酸酶固定化生物传感器测定了三种市售红葡萄酒中的总酚含量。结果表明，MWNT 离子液体可增强电子转移并稳定固定酶，为红葡萄酒酚类化合物的电化学检测提供了简便方法。
英文摘要
A multi-walled nanotube (MWNT) ionic liquid was prepared by the immobilization of 1-butylimidazole bromide onto an epoxy group on a poly(glycidyl methacrylate)-grafted MWNT, which was synthesized by radiation-induced graft polymerization of glycidyl methacrylate onto MWNT in an aqueous solution. Subsequently, a MWNT ionic liquid electrode was fabricated by hand-casting MWNT ionic liquid, tyrosinase, and chitosan solution as a binder on indium tin oxide (ITO) glass. The sensing ranges of the MWNT ionic liquid electrode with immobilized tyrosinase was in the range of 0.01-0.08 mM in a phosphate buffer solution. The optimal conditions such as pH, temperature, and effects of different phenolic compounds were determined. The total phenolic compounds of three commercial red wines were also determined on the tyrosinase-immobilized biosensor.