组成图示
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传感器类型
综述或非传感器论文
检测对象
葡萄糖（glucose）、酚（phenol）、对氧磷（paraoxon）；样品基质：水样/环境水样（对氧磷为水生环境样品，酚为痕量检测，葡萄糖基质原文未明确）
检测原理
综述中的酶-介孔硅生物传感器以介孔硅（MCM-41、SBA-15、MCF等）为酶固定化基质，酶（HRP、GOX、tyrosinase、OPH等）通过物理吸附、共价结合或孔口封闭负载于孔道中。目标物（葡萄糖、酚、对氧磷）扩散进入孔道后被酶催化，生成电活性产物（如H2O2、醌类或水解产物）。这些产物在电极表面发生氧化还原反应，产生与浓度相关的安培电流。Au纳米颗粒或导电复合材料可增强电子传递，双酶级联（tyrosinase+HRP）可放大信号；介孔硅的纳米限域环境提高酶稳定性。
检测灵敏度
葡萄糖：线性范围: 0.02–14 mmol L−1；灵敏度: 6.1 μA mmol−1 L cm−2。酚：LOD: 4.1×10−9 mol L−1；线性范围: 2×10−7–2.3×10−4 mol L−1；灵敏度: 14 μA μmol−1 L cm−2（双酶）/1.7 μA μmol−1 L cm−2（单酶）。对氧磷：LOD: 4.0×10−7（原文未注明单位）。
效应效果
综述指出，介孔硅限域可显著提高酶的热稳定性、抗变性剂能力和重复使用性，如CPO可重复使用20次，聚电解质包覆酶可重复25次，共价固定漆酶10次后保留70%活性。葡萄糖传感器响应时间<7 s，线性范围宽，灵敏度高，长期稳定性和重现性好；酚传感器长期稳定性达80天，重现性好，双酶固定使灵敏度由1.7提高至14 μA μmol−1 L cm−2；对氧磷传感器可在不同pH、总有机碳和悬浮固体等模拟恶劣环境水样中快速响应，适合现场生态监测。局限包括扩散屏障、酶泄漏、pH/离子强度敏感及硅导电性差。
传感器的构成
- 基底/换能器：电化学换能器表面（electrochemical transducer surface），用于承载酶-介孔硅并输出电化学信号
- 介孔硅载体：MCM-41、SBA-15、MCF、FSM、PMOs等，提供有序孔道以包埋或吸附酶
- 功能化介孔硅：氨基功能化介孔硅（amino-functionalized MPs），提供共价结合位点并提高酶固定稳定性
- 导电/磁性修饰：Au纳米颗粒（Au NPs）或Fe3O4磁铁矿（magnetite），增强导电性或实现磁分离
- 识别/催化元件：HRP、GOX、laccase、tyrosinase、OPH等固定化酶，催化目标物反应
- 信号读出：安培/电化学检测（amperometric/electrochemical readout），将催化产物转化为电流信号
中文摘要
介孔硅材料（MPs）因具有高比表面积、良好的化学、热和机械稳定性、孔径分布高度均匀且孔径可调、吸附容量大，以及有序孔网络可允许底物和反应产物自由扩散等独特性质，在酶固定化基质领域受到广泛关注。已有研究表明，被包埋或负载于介孔硅孔道中的酶能够保持其生物催化活性，并且比溶液中的游离酶具有更高的稳定性。本文综述了介孔硅用于酶固定化及其在生物传感器技术中应用的最新进展，系统讨论了不同类型介孔硅的形貌与结构特征、酶功能化策略，并展望了这些材料在生物分析和生物传感器技术中的潜在优势与应用前景。
英文摘要
The unique properties of mesoporous silica materials (MPs) have attracted substantial interest for use as enzyme-immobilization matrices. These features include high surface area, chemical, thermal, and mechanical stability, highly uniform pore distribution and tunable pore size, high adsorption capacity, and an ordered porous network for free diffusion of substrates and reaction products. Research demonstrated that enzymes encapsulated or entrapped in MPs retain their biocatalytic activity and are more stable than enzymes in solution. This review discusses recent advances in the study and use of mesoporous silica for enzyme immobilization and application in biosensor technology. Different types of MPs, their morphological and structural characteristics, and strategies used for their functionalization with enzymes are discussed. Finally, prospective and potential benefits of these materials for bioanalytical applications and biosensor technology are also presented.