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
L-酪氨酸（L-tyrosine, Tyr）；样品基质：0.2 M 磷酸盐缓冲液（PBS, pH 7.0，N2 饱和）溶液；文中提及临床诊断应用，但实验未报告血清、尿液等实际生物样品测试。
检测原理
在 HGN/GCE 传感器中，血红素（hemin）通过 π-π 相互作用固定在还原氧化石墨烯（rGO）表面，rGO 作为高导电二维碳材料提供电子转移通道。检测时，在 0.2 M PBS（pH 7.0）中施加 +0.64 V 电位，血红素卟啉中心 (OH)Fe(III)-P 被氧化为 O=Fe(IV)-P，该高价铁卟啉物种将 L-酪氨酸自由基氧化，自身还原回 Fe(III)，形成电催化循环。rGO 降低界面电阻并加速电极与血红素间电子转移，使酪氨酸在较低过电位下氧化并产生阳极电流。低浓度时单个 Tyr 分子直接氧化，阳极电流随浓度线性增加；高浓度时氧化产物二聚，斜率下降。通过读取 0.64 V 阳极电流即可定量 Tyr。
检测灵敏度
LOD: 7.5 × 10−8 M（S/N = 3）；线性范围: 5 × 10−7 M–2 × 10−5 M（主线性段）；扩展线性范围: 2 × 10−5 M–3 × 10−4 M、3 × 10−4 M–5 × 10−4 M；总线性范围: 0.005–5 × 10−4 M（表 1）；灵敏度: 0.48 µA µM−1 cm2；斜率: 0.044（5×10−7–2×10−5 M）、0.019（2×10−5–3×10−4 M）、0.006（3×10−4–5×10−4 M）；R^2: 0.9630、0.9885、0.9668。
效应效果
论文未报告选择性、抗干扰、实际样品加标回收率或 RSD。稳定性方面，HGN/GCE 的循环伏安曲线在第 1 次与第 100 次循环间峰电位仅偏移 2.0%，峰电流和形式电位保持一致，表明传感器具有良好稳定性和重现性。与表 1 中其他 L-酪氨酸传感器相比，Hemin/rGO/GCE 的线性范围为 0.005–5×10−4 M，检出限为 7.5×10−8 M，作者称其提供最大线性范围且检出限相对较低；灵敏度比裸 GCE 高 133 倍。作者认为水热法制备的血红素-rGO 电极绿色、稳定、易制备、易控制、成本低，适合用于疾病诊断与治疗的临床检测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻璃碳电极（GCE），3 mm 工作电极，提供导电基底和电子转移界面
- 纳米材料修饰层：还原氧化石墨烯（rGO）纳米片，由水热法还原氧化石墨烯（GO）得到，提供高导电性、大比表面积和电子转移平台
- 识别/催化元件：血红素（hemin，含铁卟啉），通过 π-π 相互作用固定在 rGO 上，作为电催化介质催化 L-酪氨酸氧化
- 溶液介质：0.2 M 磷酸盐缓冲液（PBS, pH 7.0），N2 饱和，提供检测缓冲环境
- 参比/对电极：饱和 KCl Ag/AgCl 参比电极、铂（Pt）丝对电极，用于三电极电化学测量
- 检测仪器/读出：电化学工作站（CHI 660D），用于循环伏安和阳极电流读出
中文摘要
本文采用绿色、安全的水热法还原氧化石墨烯，制备血红素修饰石墨烯纳米片（HGN）基电化学生物传感器，用于测定 L-酪氨酸水平。通过紫外-可见吸收光谱、荧光光谱、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和热重分析（TGA）表征，结果表明血红素通过 π-π 相互作用成功固定在还原氧化石墨烯（rGO）纳米片上；透射电镜（TEM）和能量色散 X 射线光谱（EDX）进一步证实血红素附着于 rGO 表面。对裸玻璃碳电极（GCE）、rGO/GCE 和 HGN/GCE 进行循环伏安测试。HGN/GCE 传感器对酪氨酸的检测线性范围为 5×10−7 M 至 2×10−5 M，信噪比为 3 时检出限为 7.5×10−8 M，灵敏度比裸 GCE 高 133 倍。与其他报道相比，该电化学生物传感器易于制备、易于控制且成本低，并表现出更高稳定性、更宽检测线性范围和更好灵敏度。氧化机理研究表明，rGO 增强电极与血红素之间的电子转移，血红素有效电催化酪氨酸氧化。该研究有助于纳米材料生物传感器在临床中更广泛应用。
英文摘要
In this paper, a 'green' and safe hydrothermal method has been used to reduce graphene oxide and produce hemin modified graphene nanosheet (HGN) based electrochemical biosensors for the determination of l-tyrosine levels. The as-fabricated HGN biosensors were characterized by UV-visible absorption spectra, fluorescence spectra, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) spectra and thermogravimetric analysis (TGA). The experimental results indicated that hemin was successfully immobilized on the reduced graphene oxide nanosheet (rGO) through π-π interaction. TEM images and EDX results further confirmed the attachment of hemin on the rGO nanosheet. Cyclic voltammetry tests were carried out for the bare glass carbon electrode (GCE), the rGO electrode (rGO/GCE), and the hemin-rGO electrode (HGN/GCE). The HGN/GCE based biosensor exhibits a tyrosine detection linear range from 5 × 10(-7) M to 2 × 10(-5) M with a detection limitation of 7.5 × 10(-8) M at a signal-to-noise ratio of 3. The sensitivity of this biosensor is 133 times higher than that of the bare GCE. In comparison with other works, electroactive biosensors are easily fabricated, easily controlled and cost-effective. Moreover, the hemin-rGO based biosensors demonstrate higher stability, a broader detection linear range and better detection sensitivity. Study of the oxidation scheme reveals that the rGO enhances the electron transfer between the electrode and the hemin, and the existence of hemin groups effectively electrocatalyzes the oxidation of tyrosine. This study contributes to a widespread clinical application of nanomaterial based biosensor devices with a broader detection linear range, improved stability, enhanced sensitivity and reduced costs.