组成图示
点击图片查看大图 · 依据论文自动绘制
传感器类型
电化学生物传感器
检测对象
氯菊酯（permethrin），样品基质为商业虱用凝胶（lice gel）
检测原理
该传感器基于 AChE 酶抑制机制。AChE 催化底物乙酰硫代胆碱碘化物（ATChI）水解，生成硫代胆碱（thiocholine）和乙酸；thiocholine 在 +0.6 V 下于碳电极表面发生阳极氧化，产生与酶活性相关的稳态安培电流 I0。加入 permethrin 后，其作为拟除虫菊酯抑制剂与 AChE 活性位点形成稳定复合物，使酶失活，ATChI 水解速率下降，thiocholine 生成减少，氧化电流降至 I。以电流差 ΔI=I0−I 作为响应信号，ΔI 随 permethrin 浓度增加而增大，在 6.2–41 μM 范围内呈线性关系。方法未使用额外信号放大策略，酶催化反应本身提供可检测电化学信号，并通过标准加入法消除基质影响。
检测灵敏度
检出能力(CoD): (8.1±0.4) μM (n=3, α=β=0.05)；线性范围: 6.2–41 μM（正文）；表1校准集范围: 2–41 μM；灵敏度斜率(×10^-3 μA M^-1): 7.09、6.51、7.93、7.97、7.79、8.08、7.67、8.14、7.09；R^2: 0.999、0.999、0.999、0.994、0.996、0.998、0.998、0.993、0.999
效应效果
该传感器在 6.2–41 μM 范围内对 permethrin 呈线性响应。重复性以 4 次连续校准曲线斜率计，RSD 为 9.6%；重现性以 5 个不同电极表面校准曲线斜率计，RSD 为 5.4%。作者报道该 AChE/SPCE 生物传感器在 3 周内可保持敏感定量检测能力。对含 1.5%（w/v）permethrin 的商业虱用凝胶样品采用标准加入法测定，结果为 1.6±0.3%（w/v）（n=3，α=0.05），与厂家标示值在统计上一致。加标回收率为 96±12%（n=3，α=0.05），表明凝胶基质无明显干扰。文中未与 ELISA、HPLC 或 qPCR 等方法直接对比，但强调其一次性、易操作、适合现场分析和环境友好。
传感器的构成
- 电极基底：聚酯条上丝网印刷碳墨（C10903P14）工作电极、银墨（Electrodag 418）对电极、Ag/AgCl 墨（Electrodag 6037 SS）参比电极及绝缘墨（242-SB），构成一次性三电极换能器。
- 生物识别层：乙酰胆碱酯酶（AChE，E.C.3.1.1.7，电鳗来源）固定于工作电极表面，催化底物水解并作为被 permethrin 抑制的识别元件。
- 交联固定剂：戊二醛（GA）与牛血清白蛋白（BSA）水溶液，将 AChE 交联固定，提高酶层稳定性。
- 底物/信号前体：乙酰硫代胆碱碘化物（ATChI），被 AChE 水解生成硫代胆碱（thiocholine），提供可电化学氧化信号。
- 缓冲介质：pH 4 通用缓冲液（硼酸、柠檬酸、磷酸三钠、KCl），维持酶活性与安培测量环境。
- 信号读出：PalmSens 电化学系统，在 +0.6 V 下安培检测 thiocholine 氧化电流，以 ΔI=I0−I 表征 permethrin 浓度。
中文摘要
本文报道了一种基于乙酰胆碱酯酶（AChE）抑制的电化学生物传感器，用于检测合成拟除虫菊酯杀虫剂氯菊酯（permethrin）。传感器采用一次性丝网印刷三电极体系，AChE 通过戊二醛（GA）和牛血清白蛋白（BSA）交联固定于碳工作电极表面。AChE 催化乙酰硫代胆碱碘化物（ATChI）水解生成硫代胆碱（thiocholine），后者在 +0.6 V 下发生阳极氧化并产生安培电流。当体系中存在 permethrin 时，其与 AChE 活性位点结合并抑制酶活性，使 thiocholine 生成减少，氧化电流下降。通过测量无抑制剂与有抑制剂时的稳态电流差 ΔI，可实现对 permethrin 的定量分析。优化条件下，方法检出能力为 8.1±0.4 μM，校准曲线斜率的重复性 RSD 为 9.6%（n=4），重现性 RSD 为 5.4%（n=5），线性范围为 6.2–41 μM。该方法成功应用于商业虱用凝胶中 permethrin 含量的测定，结果与厂家标示值一致，具有简便、可现场使用和环保等优点。
英文摘要
An amperometric assay based on acetylcholinesterase (AChE) inactivation has been developed for the monitoring of permethrin using a screen-printed three-electrode system. The enzyme AChE catalyzes the hydrolysis of acetylthiocholine to thiocholine, which can be electrochemically oxidized. The presence of permethrin inhibits the AChE activity, resulting in a lower thiocholine production and thus, a decrease in the amperometric oxidation current. Immobilization of AChE was performed by cross-linking giving a capability of detection of 8.1±0.4 μM. Repeatability and reproducibility of the developed AChE biosensor were also calculated, yielding values of 9.6% (n=4) and 5.4% (n=5), respectively related to the slopes of the calibration curves performed in the range from 6.2 up to 41 μM. The method was successfully applied to the determination of permethrin content in a commercial lice gel.