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（H2O2）；样品基质：0.1 M pH 7.0 磷酸盐缓冲液（PBS）
检测原理
Mg3Fe LDH 修饰 GCE 后，Hb 被固定于层状双氢氧化物微环境中，并经戊二醛交联稳定。LDH 骨架中的 Fe(III) 可作为电子中继，促进 Hb 血红素 Fe(III)/Fe(II) 与电极之间的直接电子转移，使蛋白无需介质即可发生可逆氧化还原。在固定电位 -0.35 V 下，H2O2 与 Hb 血红素中心作用并接受电子被还原，电极持续供给电子，形成还原电流。H2O2 浓度越高，单位时间内还原反应越快，稳态电流越大，在 0.07–2.51 mM 范围内呈线性响应。该传感器依靠直接电子转移和 LDH 微环境实现信号增强，无额外标记或酶催化沉积。
检测灵敏度
LOD: 0.036 mM；线性范围: 0.07–2.51 mM；R^2 = 0.9916；灵敏度: 27.6 mA mM^-1；KappM: 7.98 mM；RSD: 4.6%
效应效果
该传感器对 H2O2 的响应时间约 5 s（达到最大电流 95%）。在 1.0 mM H2O2 中，5 个独立制备电极的重复测量 RSD 为 3.7%；连续 60 min 循环伏安测量中，H2O2 还原峰电流保持初始值的 96.3%，无明显电位偏移；4 ℃ PBS 中储存 14 d 后，1.0 mM H2O2 还原电流保持 95.7%。与表 1 中其他 H2O2 生物传感器相比，本文传感器具有更宽线性范围、更低检出限、更高灵敏度和更小 KappM。作者认为低成本合成 Fe 基 LDH 修饰电极可作为固定血红素蛋白和开发灵敏生物传感器的平台。文中未报告实际样品加标回收率或选择性抗干扰实验。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻碳电极（GCE），作为工作电极提供电子转导界面
- 纳米材料修饰层：MgFe-Cl 层状双氢氧化物（Mg3Fe LDH，Mg/Fe=3:1），固定血红素蛋白并促进直接电子转移
- 生物催化元件：血红蛋白（Hb），固定于 LDH 中，保留血红素 Fe(III)/Fe(II) 活性并催化 H2O2 还原
- 交联固定剂：戊二醛（glutaraldehyde），蒸气交联固定 Hb 并稳定 LDH 凝胶
- 信号标记物：无外源标记物，依赖 Hb 血红素 Fe(III)/Fe(II) 直接电子转移产生电流
- 缓冲介质：0.1 M pH 7.0 磷酸盐缓冲液（PBS），提供离子与质子环境
中文摘要
本研究采用铁基层状双氢氧化物（Mg3Fe LDH）固定血红蛋白（Hb）、肌红蛋白（Mb）和辣根过氧化物酶（HRP），在玻碳电极（GCE）上构建血红素/Mg3Fe LDH 膜（Mg3Fe-heme/GCE），并研究 LDH 骨架中铁对血红素蛋白直接电子转移（DET）的促进作用，以不含铁的 LDH 作为对照。以 Hb 为模型蛋白考察固定血红素的电催化活性。Mg3Fe-Hb/GCE 对 H2O2 的电催化还原能力增强，生物传感器表现出很低的检出限（0.036 mM）和表观 Michaelis–Menten 常数（7.98 mM）。该工作表明，铁基 LDH 修饰电极为固定血红素蛋白和开发高灵敏生物传感器提供了有前景的平台。
英文摘要
In this study, the Fe-based layered double hydroxides (Mg(3)Fe LDH) were used to immobilize heme proteins including hemoglobin (Hb), myoglobin (Mb) and horseradish peroxidase (HRP) for fabrication of heme/Mg(3)Fe LDH film on glassy carbon electrode (Mg(3)Fe-heme/GCE). The possible role of iron in framework of LDH to promote direct electron transfer (DET) of heme proteins was investigated using an LDH containing non-iron as a reference. Hb was selected as a model protein for studying the electrocatalytic activity of immobilized heme in LDH film. The Mg(3)Fe-Hb/GCE displayed an enhanced electrocatalytic reduction towards H(2)O(2). The biosensor showed a very low detection limit (0.036 μM) and apparent Michaelis-Menten constant (7.98 μM). This work outlines that Fe-based LDH modified electrode provides a promising platform for immobilization of heme proteins and development of sensitive biosensors.