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）；样品基质为50 mmol L−1磷酸盐缓冲液（PBS，pH 5.0），文中以缓冲液模拟样品并考察葡萄糖等干扰物。
检测原理
该传感器基于大豆过氧化物酶（SBP）在单壁碳纳米角（SWCNHs）修饰玻璃碳电极上的直接电化学。SWCNHs形成无金属、导电且多孔的微环境，通过物理吸附和π–π堆积固定SBP，并促进血红素中心与电极之间的电子转移。在无介质条件下，电极在−0.25 V、pH 5.0磷酸盐缓冲液中施加电位，SBP的血红素中心可直接接受电子。当过氧化氢（H2O2）存在时，SBP催化H2O2还原，酶被再生，电子从电极经SWCNHs传递至酶活性中心，产生与H2O2浓度相关的稳态还原电流。随着H2O2浓度升高，催化电子转移速率增加，安培电流线性增大。
检测灵敏度
LOD: 5.0 × 10−7 mmol L−1；线性范围: 0.02–1.2 mmol L−1；灵敏度: 16.625 μA L/mmol；R^2 = 0.999
效应效果
在0.4 mmol L−1葡萄糖、L-胱氨酸、L-酪氨酸、抗坏血酸和亚硝酸盐干扰下，与0.2 mmol L−1 H2O2混合的电流比值在0.99–1.05之间，选择性良好，主要归因于−0.25 V的低工作电位。传感器在4 ℃干燥保存一周后直接电子转移和H2O2响应无明显下降；两个月后仍保留96%初始电流响应。60 ℃下连续工作每小时仅损失2.1%活性，热稳定性优于HRP基传感器。9次连续测量RSD为2.7%，5个电极制备重现性RSD为6.3%。其灵敏度高于多种HRP基生物传感器，Kapp m为4.88 mmol L−1，低于SBP–溶胶凝胶膜的5.12 mmol L−1。未报告实际样品加标回收率。
传感器的构成
- 工作电极基底：玻璃碳电极（GC），提供导电基底与电子换能。
- 纳米修饰层：单壁碳纳米角（SWCNHs），滴涂成膜，提供无金属导电多孔微环境并固定酶。
- 识别/催化元件：大豆过氧化物酶（SBP），直接吸附于SWCNHs，催化H2O2还原并实现直接电子转移。
- 信号标记物：无外加介质（mediator-free），SBP血红素中心直接电子转移产生安培电流。
- 检测介质：50 mmol L−1磷酸盐缓冲液（PBS，pH 5.0），维持酶活性与离子导电。
中文摘要
单壁碳纳米角（SWCNHs）被用作新型生物相容性基质用于构建生物传感器件。将耐酸、耐热的大豆过氧化物酶（SBP）直接固定于SWCNHs修饰电极表面，可实现酶的直接电化学。在pH 5磷酸盐缓冲液中，吸附的SBP循环伏安曲线呈现一对氧化还原峰，形式电位为−0.24 V。形式电位在pH 3–9范围内与pH呈线性关系，斜率为−48.7 mV/pH，接近18 ℃下可逆转移一个质子和一个电子的理论值−55.7 mV/pH。SBP在SWCNHs微环境中保持良好生物活性，并能有效催化过氧化氢（H2O2）的还原。在无介质条件下，该H2O2生物传感器表现出高灵敏度（16.625 μA L/mmol）、0.02–1.2 mmol L−1的线性范围、5.0×10−7 mmol L−1的检出限，以及可接受的制备重现性和优良稳定性。
英文摘要
Single-walled carbon nanohorns (SWCNHs) were used as a novel and biocompatible matrix for fabricating biosensing devices. The direct immobilization of acid-stable and thermostable soybean peroxidase (SBP) on SWCNH modified electrode surface can realize the direct electrochemistry of enzyme. Cyclic voltammogram of the adsorbed SBP displays a pair of redox peaks with a formal potential of -0.24 V in pH 5 phosphate buffer solution. The formal potential has a linear relationship with pH from 3 to 9 with a slope of -48.7 mV/pH, close to the value of -55.7 mV/pH expected at 18 degrees C for the reversible transfer of one proton and one electron. Bioactivity of SBP remains good in SWCNH microenvironment, along with effective catalysis of the reduction of H(2)O(2). In the absence of a mediator, this H(2)O(2) biosensor exhibited a high sensitivity (16.625 microAL/mmol), a linear range from 0.02 to 1.2 mmolL(-1), and a detection limit of 5.0 x 10(-7) mmolL(-1), as well as acceptable preparation reproducibility and excellent stability.