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
硫化物（sulfide，S2-/HS-/H2S）；样品基质：环境水样、工业废水（糖厂、电厂、石化废水）
检测原理
该传感器基于硫化物对灰盖伞过氧化物酶（CIP）的抑制作用。CIP 固定于 SPE 表面，在 0.1 M PBS（pH 6.5）中催化 H2O2 氧化氢醌（HQ）生成对苯醌（BQ），BQ 在 -150 mV（vs Ag/AgCl）电极表面被还原，产生与酶活性成正比的稳态安培电流 I0。当样品中存在硫化物（S2-/HS-/H2S）时，硫化物抑制 CIP 活性，使酶促反应速率下降，BQ 生成减少，电极还原电流降至 I1。通过计算抑制率 I%=(I0-I1)/I0×100，可定量反映硫化物浓度。该过程利用酶催化循环放大电子转移，信号随硫化物浓度升高而降低，属于负响应型酶抑制电化学检测。
检测灵敏度
LOD: 0.3 μM；线性范围: 1.09–16.3 μM；灵敏度斜率: 5.28；R^2 = 0.98
效应效果
该传感器对硫化物平均响应时间约 43 s，快于 Liu 等报道的 65 s。选择性方面，环境水样常见阴阳离子干扰较小；Fe3+、Cd2+ 因生成硫化物沉淀造成明显负误差；CN- 干扰误差为 43.25%，低于 Liu 等的 63.7%。重现性 RSD 小于 3.2%，重现性 RSD 为 4.7%。稳定性：30 天内响应基本恒定，40 天后保留 93.6%，60 天后保留 84.3%。实际废水与标准分光光度法比较：糖厂 14.85 μM 对 14.47 μM，误差 2.6%；电厂 482.17 μM 对 475.25 μM，误差 1.5%；石化 1025.39 μM 对 1039.89 μM，误差 -1.4%。作者认为其低成本、高灵敏、响应快，可用于环境废水硫化物分析。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：丝网印刷电极（SPE），含碳工作电极、碳对电极和 Ag/AgCl 参比电极，提供电化学换能。
- 酶固定层：壳聚糖（chitosan）/丙烯酰胺（acrylamide）聚合物膜，由 K2S2O8 引发聚合，用于固定 CIP。
- 识别元件：Coprinus cinereus 过氧化物酶（CIP），作为酶抑制型识别元件，被硫化物抑制。
- 底物：过氧化氢（H2O2，0.6 mM），与 CIP 催化反应产生电流。
- 电子介质：氢醌（hydroquinone，HQ，1.25 mM），介导电子转移并在电极上氧化/还原。
- 缓冲电解质：0.1 M 磷酸缓冲液（PBS，pH 6.5）及 0.5 M KCl，维持 pH 和参比电极稳定。
中文摘要
本研究制备了一种用于测定硫化物的安培型酶抑制生物传感器。将灰盖伞过氧化物酶（CIP）通过壳聚糖/丙烯酰胺固定于丝网印刷电极（SPE）工作电极表面。在 0.1 M 磷酸缓冲液（pH 6.5）中，以氢醌为电子介质，在相对于 Ag/AgCl 的 -150 mV 电位下进行安培测量，扫描速率为 100 mV/s。通过优化底物浓度、介质浓度和电解质 pH 等参数，硫化物在 1.09–16.3 μM 范围内呈线性响应，检出限为 0.3 μM。该传感器对硫化物的响应时间快于已有硫化物生物传感器。环境水样中常见阴离子和阳离子对检测无明显干扰；氰化物对酶抑制造成的误差为 43.25%，低于此前报道。由于灵敏度高且 SPE 成本低，该抑制型生物传感器可用于环境水样中硫化物的分析。
英文摘要
In the present work, an amperometric inhibition biosensor for the determination of sulfide has been fabricated by immobilizing Coprinus cinereus peroxidase (CIP) on the surface of screen printed electrode (SPE). Chitosan/acrylamide was applied for immobilization of peroxidase on the working electrode. The amperometric measurement was performed at an applied potential of -150 mV versus Ag/AgCl with a scan rate of 100 mV in the presence of hydroquinone as electron mediator and 0.1M phosphate buffer solution of pH 6.5. The variables influencing the performance of sensor including the amount of substrate, mediator concentration and electrolyte pH were optimized. The determination of sulfide can be achieved in a linear range of 1.09-16.3 μM with a detection limit of 0.3 μM. Developed sensor showed quicker response to sulfide compared to the previous developed sulfide biosensors. Common anions and cations in environmental water did not interfere with sulfide detection by the developed biosensor. Cyanide interference on the enzyme inhibition caused 43.25% error in the calibration assay which is less than the amounts reported by previous studies. Because of high sensitivity and the low-cost of SPE, this inhibition biosensor can be successfully used for analysis of environmental water samples.