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
有机磷农药（organophosphorus pesticides, OP）、氨基甲酸酯农药（carbamate pesticides）；样品基质：环境水样、蔬菜/水果等食品、土壤
检测原理
该综述所述 AChE 抑制型生物传感器以 AChE 为识别元件。无农药时，AChE 催化底物乙酰硫代胆碱（ATCh）水解为硫代胆碱（TCh）和乙酸；TCh 在工作电极固定电位下发生阳极氧化，产生与酶活性成正比的电流。当有机磷或氨基甲酸酯农药存在时，农药与 AChE 活性位点的丝氨酸等残基结合，抑制酶催化活性，使 TCh 生成减少，氧化电流下降。电流降低幅度与农药浓度及暴露时间相关，从而实现定量检测。部分体系引入胆碱氧化酶（ChOx）消耗 O2 或采用普鲁士蓝（PB）、钴酞菁（CoPC）、TCNQ 等介体降低过电位；纳米材料、导电聚合物和溶胶-凝胶基质增强电子传递、固定稳定性和抗干扰能力。
检测灵敏度
LOD: 1.0×10^-11–42.19 μM；线性范围: 1.0×10^-11–1.0×10^-2 μM 至 74.5–9.9×10^3 μM
效应效果
综述总结的 AChE 生物传感器相比 HPLC、CE、MS、GC 等传统方法，具有快速、简单、低成本、便携和可现场检测的优势，适用于环境水、蔬菜、水果等食品及质量控制样品。文中汇总检出限为 1.0×10^-11–42.19 μM，线性范围覆盖 1.0×10^-11–1.0×10^-2 μM 至 74.5–9.9×10^3 μM，稳定性为 2–120 天。不同基质与固定化方法影响响应时间、灵敏度和重现性；纳米材料、导电聚合物、溶胶-凝胶和丝网印刷电极可改善电子传递、固定稳定性和抗干扰能力。部分不可逆抑制体系可用肟类试剂再激活 AChE，实现重复使用。作者认为其有望补充或替代经典色谱法，但商业应用仍有限，需提高生物稳定性、信号转导、精度和成本效益。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻璃碳电极（GCE）、丝网印刷电极（SPE）、金电极（Au）、铂电极（Pt）、ITO 玻璃等，提供电子转导与固定界面。
- 纳米/聚合物修饰层：多壁碳纳米管（MWCNTs）、金纳米颗粒（AuNPs）、氧化铁纳米颗粒（Fe3O4NP）、导电聚合物（PANI、PPy）、溶胶-凝胶（sol-gel）、膜（PVA-SbQ、PAN）等，增强固定、电子传递与生物相容性。
- 识别元件：乙酰胆碱酯酶（AChE），通过物理吸附、包埋、共价偶联、自组装单分子层（SAM）、电聚合等固定，识别并催化底物。
- 信号底物/标记物：乙酰硫代胆碱（ATCh）水解生成硫代胆碱（TCh），TCh 氧化产生电化学信号；部分体系含胆碱氧化酶（ChOx）或介体（PB、CoPC、TCNQ）。
- 被测物界面：有机磷（OP）/氨基甲酸酯农药与 AChE 活性位点结合，抑制酶活性。
- 读出层：电化学工作站/安培检测，记录 TCh 氧化电流变化。
中文摘要
农药被有意或无意释放到环境中，造成水、土壤和食品污染，并带来健康风险。传统色谱法如高效液相色谱、毛细管电泳和质谱虽有效，但操作复杂、样品前处理耗时、设备昂贵且需专业人员。近几十年来，基于乙酰胆碱酯酶（AChE）抑制的生物传感器已成为环境监控、食品安全和质量控制中农药分析中简单、快速、超灵敏的工具。这些传感器有望通过简化或消除样品前处理、便于现场快速检测并显著降低单次分析成本，来补充或替代经典分析方法。本文综述了 AChE 抑制型生物传感器的最新进展，包括多种固定化方法、传感器构建策略、不同基质的优势与作用、分析性能及应用方法。所报道的 AChE 生物传感器检出限范围为 1.0×10^-11 至 42.19 μM，线性范围为 1.0×10^-11–1.0×10^-2 至 74.5–9.9×10^3 μM，稳定性为 2 至 120 天。文章还讨论了发展更优 AChE 生物传感系统的未来前景。
英文摘要
Pesticides released intentionally into the environment and through various processes contaminate the environment. Although pesticides are associated with many health hazards, there is a lack of monitoring of these contaminants. Traditional chromatographic methods-high-performance liquid chromatography, capillary electrophoresis, and mass spectrometry-are effective for the analysis of pesticides in the environment but have certain limitations such as complexity, time-consuming sample preparation, and the requirement of expensive apparatus and trained persons to operate. Over the past decades, acetylcholinesterase (AChE) inhibition-based biosensors have emerged as simple, rapid, and ultra-sensitive tools for pesticide analysis in environmental monitoring, food safety, and quality control. These biosensors have the potential to complement or replace the classical analytical methods by simplifying or eliminating sample preparation and making field-testing easier and faster with significant decrease in cost per analysis. This article reviews the recent developments in AChE inhibition-based biosensors, which include various immobilization methods, different strategies for biosensor construction, the advantages and roles of various matrices used, analytical performance, and application methods for constructing AChE biosensors. These AChE biosensors exhibited detection limits and linearity in the ranges of 1.0×10(-11) to 42.19 μM (detection limits) and 1.0×10(-11)-1.0×10(-2) to 74.5-9.9×10(3)μM (linearity). These biosensors were stable for a period of 2 to 120days. The future prospects for the development of better AChE biosensing systems are also discussed.