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（pH 7.0）缓冲液（N2饱和）
检测原理
HRP被固定于Ni掺杂SnO2纳米颗粒/Nafion膜修饰的GC电极表面，保持血红素活性中心。H2O2扩散至电极界面后，与HRP的Fe3+反应生成Compound I（Fe4+=O），随后Compound I和Compound II依次接受来自电极的电子和PBS中的质子，最终再生HRP Fe3+并生成水。Ni掺杂SnO2纳米颗粒提供高比表面积和良好电子传递通道，促进HRP与电极间的直接电子传递；Nafion膜固定酶并维持微环境。DPV通过叠加小电压脉冲并采样法拉第电流，抑制电容电流，使阴极峰电流随H2O2浓度增加而线性增大，从而实现定量检测。
检测灵敏度
LOD: 43 nM（4.3 × 10^-8 M）；线性范围: 1.0 × 10^-7–3.0 × 10^-4 M；R = 0.9897
效应效果
该传感器在4 ℃保存1周后仍保持初始响应97%以上；CV响应在20个循环内无明显变化，至100个循环仅下降2.835%。以100 μM H2O2进行5次DPV测定，相对标准偏差为4.26%。表观Michaelis–Menten常数KMapp为0.221 mM，表明对H2O2亲和力较高。作者认为其性能与文献报道相当，并优于部分H2O2生物传感器，主要归因于nano-Ni–SnO2良好的电子传递性质、高比表面积及有利于HRP保持活性的微环境。原文未报告选择性、抗干扰、实际样品加标回收率及与ELISA/HPLC/qPCR等方法的直接对比。
传感器的构成
- 基底电极：玻璃碳电极（GC），抛光后作为工作电极与换能器。
- 纳米修饰层：1 wt% Ni掺杂SnO2纳米颗粒（nano-Ni–SnO2），滴涂形成高比表面积导电微环境。
- 识别元件：辣根过氧化物酶（HRP），与纳米颗粒共沉积，催化H2O2还原并实现直接电子传递。
- 固定膜：1% Nafion溶液滴涂形成紧密膜，固定HRP并防止脱落。
- 缓冲介质：0.1 M PBS（pH 7.0），提供质子传递并维持酶活性。
- 三电极体系：饱和甘汞电极（SCE）和铂丝辅助电极，配合GC工作电极完成电化学测量。
中文摘要
本文采用2.45 GHz微波辐照法制备了0–5 wt% Ni掺杂SnO2纳米颗粒。XRD和TEM结果表明产物为金红石结构（P42/mnm），呈纳米晶球形形貌。研究了辣根过氧化物酶（HRP）/纳米SnO2复合体系的直接电化学行为。固定化酶保持生物活性，表现出表面受限的可逆一质子一电子传递反应，并具有良好稳定性、活性和较快的异相电子传递速率。与裸玻璃碳（GC）电极和纳米SnO2修饰电极相比，纳米Ni掺杂SnO2上获得显著更高的酶负载量（3.374×10^-10 mol cm^-2）。该HRP/纳米Ni–SnO2膜用于差分脉冲伏安法（DPV）灵敏检测H2O2，线性范围为1.0×10^-7–3.0×10^-4 M（R=0.9897），检出限为43 nM，表观Michaelis–Menten常数为0.221 mM。作者认为优异性能源于纳米颗粒高比表面积及Ni掺杂促进HRP与电极间直接电子传递。
英文摘要
Ni doped SnO(2) nanoparticles (0-5 wt%) have been prepared by a simple microwave irradiation (2.45 GHz) method. Powder X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM) studies confirmed the formation of rutile structure with space group (P(42)/mnm) and nanocrystalline nature of the products with spherical morphology. Direct electrochemistry of horseradish peroxidase (HRP)/nano-SnO(2) composite has been studied. The immobilized enzyme retained its bioactivity, exhibited a surface confined, reversible one-proton and one-electron transfer reaction, and had good stability, activity and a fast heterogeneous electron transfer rate. A significant enzyme loading (3.374×10(-10) mol cm(-2)) has been obtained on nano-Ni doped SnO(2) as compared to the bare glassy carbon (GC) and nano-SnO(2) modified surfaces. This HRP/nano-Ni-SnO(2) film has been used for sensitive detection of H(2)O(2) by differential pulse voltammetry (DPV), which exhibited a wider linearity range from 1.0×10(-7) to 3.0×10(-4)M (R=0.9897) with a detection limit of 43 nM. The apparent Michaelis-Menten constant (K(M)(app)) of HRP on the nano-Ni-SnO(2) was estimated as 0.221 mM. This excellent performance of the fabricated biosensor is attributed to large surface-to-volume ratio and Ni doping into SnO(2) which facilitate the direct electron transfer between the redox enzyme and the surface of electrode.