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
过氧化氢（hydrogen peroxide, H2O2，PBS 标准溶液）、过氧化氢酶活性（catalase activity, CAT，大鼠肝匀浆）
检测原理
CAT 固定于 Chitosan/MWNTs/Au NPs 修饰 GCE 上，形成第三类酶电极。MWNTs 与 Au NPs 提供导电通道，促进 CAT 血红素活性中心与电极直接电子转移，并保持酶构象。H2O2 到达电极界面后，在 CAT 催化下发生转化，引起溶解氧还原电流变化，安培电流随 H2O2 浓度升高而增大；高浓度时酶饱和，呈 Michaelis–Menten 平台。测定肝匀浆 CAT 活性时，以 10 μM H2O2 为载液，样品中 CAT 预先消耗 H2O2，使到达电极的 H2O2 减少，安培电流下降；电流下降量与 CAT 活性成正比。方法无 HCR/RCA 等核酸放大，主要依靠纳米材料增强电子传递和 FIA 快速传质。
检测灵敏度
LOD: 8.5 × 10−8 M；线性范围: 1.0 × 10−7–1.0 × 10−3 M（计时电流）；线性范围: 1.0 × 10−7–2.5 × 10−3 M（摘要）；斜率: 7.5 μA mol L−1；R^2 = 0.996（FIA）；R^2 = 0.998（摘要）；响应时间: <10 s
效应效果
该传感器对葡萄糖、尿酸和抗坏血酸（各 1.0 mM，为 H2O2 浓度 10 倍）干扰可忽略，选择性高。0.1 mM H2O2 连续 10 次测定 RSD 为 2.1%，CV 为 2.89%；4 个电极制备重现性良好。电极在 4 ℃ PBS 中保存，0.1 mM H2O2 每日测定 1 个月，20 天内稳定，25 天后保留约 85%。FIA 结果较批量分光光度法高 1.0–2.0%，作者采用同步安培与分光光度检测校正。大鼠肝匀浆 CAT 活性结果与标准 Aebi 法一致，可用于膳食干预下抗氧化酶活性监测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻璃碳电极（GC/GCE），3 mm 工作电极，提供电子转导基底
- 修饰层：壳聚糖（Chitosan）/多壁碳纳米管（MWNTs）复合膜，0.5% 壳聚糖分散 MWNTs，形成多孔网络并固定纳米粒子与酶
- 纳米材料修饰层：金纳米粒子（Au NPs），由四水合氯金酸（HAuCl4·4H2O）在 0.5 M HClO4 中电沉积，增强电子传递和电活性面积
- 识别元件：过氧化氢酶（CAT），通过循环伏安扫描固定于 Chitosan/MWNTs/Au NPs 膜中，催化 H2O2 反应
中文摘要
本文报道了一种基于过氧化氢酶（CAT）固定在玻璃碳电极（GC）上的安培流动注射生物传感器。该电极先涂覆多壁碳纳米管（MWNTs）/壳聚糖复合膜，再在膜上电沉积金纳米粒子（Au NPs），最后通过循环伏安扫描将 CAT 固定于修饰层中。Au NPs 与 MWNTs 协同增强电子传递并增大电活性面积，使 CAT 保持较高生物活性。该传感器用于检测过氧化氢（H2O2），线性响应范围为 1.0×10−7–2.5×10−3 M，相关系数 0.998，响应时间小于 10 s。优化后的流动注射条件为流速 3 mL/min、进样体积 75 μL、磷酸盐缓冲液 pH 6.89。作者将该传感器集成到流动注射分析系统中，并与分光光度法同步测定大鼠肝匀浆中 CAT 活性，结果与常用酶学方法一致，可用于抗氧化酶活性监测。
英文摘要
Amperometric flow injection method of hydrogen peroxide analysis was developed based on catalase enzyme (CAT) immobilization on a glassy carbon electrode (GC) modified with electrochemically deposited gold nanoparticles on a multiwalled carbon nanotubes/chitosan film. The resulting biosensor was applied to detect hydrogen peroxide with a linear response range 1.0×10(-7)-2.5×10(-3)M with a correlation coefficient 0.998 and response time less than 10s. The optimum conditions of film deposition such as potential applied, deposition time and pH were tested and the flow injection conditions were optimized to be: flow rate of 3ml/min, sample volume 75μl and saline phosphate buffer of pH 6.89. Catalase enzyme activity was successfully determined in liver homogenate samples of rats, raised under controlled dietary plan, using a flow injection analysis system involving the developed biosensor simultaneously with spectrophotometric detection, which is the common method of enzymatic assay.