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：0.05 M PBS 缓冲液（pH 7.0）
检测原理
该传感器以 HRP 作为识别与催化元件，以多孔丝网印刷碳电极为换能器。HRP 经 Nafion 固定后，其血红素活性中心可直接与碳表面导电位点接触，实现无中介体直接电子转移。检测时在 −350 mV 施加恒电位，HRP 催化 H2O2 还原：HRP(Fe3+) 与 H2O2 生成 Compound I，Compound I 接受电子和质子生成 Compound II，Compound II 再接受电子和质子回到 HRP(Fe3+)。电极持续提供电子，形成与 H2O2 浓度成正比的还原电流。多孔结构增大有效接触面积，提高电子转移速率（ks = 13.28 s−1），酶催化循环使每个 H2O2 分子可多次传递电子，实现信号放大。
检测灵敏度
LOD: 0.48 μM；线性范围: 5.98–35.36 μM；灵敏度: 143.3 mA M−1 cm−2；R^2 = 0.9967
效应效果
Nafion 膜可阻挡阴离子和生物大分子干扰，提高选择性。电极经 30 次循环伏安扫描后电流保持稳定；4 ℃ PBS 中保存 10 天后信号仅下降 4.7%。裸 SPE 在 2 mM [Fe(CN)6]3− 中的重现性 RSD 为 3.5%（n=15），修饰后 HRP-Nafion-SPE 对 12 μM H2O2 的 RSD 为 7.5%（n=5），对 24 μM H2O2 连续 6 次测量 CV 为 4.71%。Km 为 4.5 ± 0.2 μM，低于多种促进剂修饰电极，表明酶-底物亲和力较高。作者认为其灵敏度优于部分促进剂体系，且丝网印刷电极可低成本批量生产，适合商业化。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：PVC 基底上丝网印刷银导电层（BY2100 银浆）与碳工作层（Jelcon CH-10），绝缘层（Jelcon AC-3G）形成 2 mm × 5 mm 工作区，提供导电与多孔碳表面
- 表面活化层：阳极化预处理（0.05 M PBS，pH 7.4，1.7 V，3 min）增加表面官能团与粗糙度，去除污染
- 固定/抗干扰层：Nafion 117 溶液（约 5%）与 HRP 混合滴涂成膜，固定酶、保持活性并抗阴离子和生物大分子干扰
- 识别/催化元件：辣根过氧化物酶（HRP，type X，291 U/mg）固定于多孔碳表面，催化 H2O2 还原并实现直接电子转移
- 样品介质：0.05 M PBS（pH 7.0）缓冲液，提供离子导电与稳定酶活性
- 参比/对电极：Hg/Hg2Cl2（饱和 KCl）参比电极与 Pt 线对电极，构成三电极体系
- 检测读出：CHI 440 电化学工作站，通过循环伏安与安培 i–t 曲线读取电流信号
中文摘要
本文报道了一种基于辣根过氧化物酶（HRP）在多孔丝网印刷碳电极上直接电子转移的可丢弃过氧化氢生物传感器。采用常规丝网印刷工艺手工制备平面碳电极，经阳极化预处理后表面具有多孔结构。循环伏安法显示 HRP-Nafion-SPE 电极出现稳定且尖锐的氧化还原峰，形式电位为 −0.33 V；形式电位随 pH 变化呈线性关系，斜率为 −55.2 mV/pH，表明发生单电子转移。异相电子转移速率常数 ks 为 13.28 ± 4.80 s−1。安培法检测 H2O2 的灵敏度为 143.3 mA M−1 cm−2，线性范围为 5.98–35.36 μM。该工作实现了无促进剂条件下 HRP 在丝网印刷电极上的直接电子转移，多孔结构提供了大量导电位点，促进酶活性中心与电极接触。所构建传感器可低成本批量生产，具有商业化应用前景。
英文摘要
Disposable hydrogen peroxide biosensor was developed based on the direct electron transfer of horseradish peroxidase (HRP) on porous screen-printed carbon electrodes. Conventional screen-printing process was manually performed to fabricate the planar carbon electrodes, which were endowed with porous surfaces especially after anodizing pretreatment. The cyclic voltammetry experiment indicated a pair of stable and well-defined redox peaks with a formal potential of -0.33 V. And the formal potential was pH-dependent, having a slope of -55.2 mV/pH which indicated one electron transfer. The heterogeneous electron transfer rate constant k(s) was estimated to be 13.28+/-4.80s(-1). Additionally, the sensitivity was 143.3 mAM(-1)cm(-2) and the linear range was from 5.98 to 35.36 microM. In conclusion, the present work achieved the direct electron transfer of HRP on screen-printed electrodes without any promoters. The porous structure of screen-printed carbon electrodes facilitated the direct electron transfer between the active sites of HRP and the electrodes due to large amounts of conductive sites available on the surface for contacting with enzyme molecules. Moreover, the proposed biosensor could be mass-produced at low price, promising for commercial application.