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
对乙酰氨基酚（acetaminophen，pH 2.28 水溶液）、胆固醇（cholesterol，0.1 M PBS pH 7.0）、葡萄糖（glucose，0.1 M PBS pH 7.0）
检测原理
该传感器以 MWCNTs 修饰 Au 或 GCE，利用其高导电性、大比表面积和分散作用提高酶负载并促进电子转移。Type 1 中 PANI-FAD 共聚物提供可逆氧化还原中心，FAD 在 0.72 V 附近介导对乙酰氨基酚的电催化氧化，氧化峰电流随对乙酰氨基酚浓度增加而增大。Type 2 中 ChOx 催化胆固醇氧化生成 H2O2，H2O2 在电极发生还原，阴极电流随胆固醇浓度升高而增大。Type 3 中 GOx 催化葡萄糖氧化生成 FADH2，HQ 作为电子介体被氧化为醌并将电子传递至电极，氧化峰电流随葡萄糖浓度增加。MWCNTs 降低过电位并放大电流响应。
检测灵敏度
对乙酰氨基酚: 线性范围 6–60 μM；灵敏度 78.05 mA mM−1 cm−2；R = 0.9914；胆固醇: 线性范围 0.02–0.28 mM；灵敏度 8.64 μA mM−1 cm−2；R = 0.969；葡萄糖: 线性范围 0.01–6.19 mM；灵敏度 612.71 μA mM−1 cm−2；R = 0.986
效应效果
论文未报告选择性、抗干扰、RSD、实际样品回收率及与 ELISA/HPLC/qPCR 的定量对比。MWCNTs 修饰可提高酶负载、稳定性和电子转移，降低过电位并增大峰电流。对乙酰氨基酚 6–60 μM 线性，灵敏度 78.05 mA mM−1 cm−2，R=0.9914，膜稳定性良好；胆固醇 0.02–0.28 mM 线性，灵敏度 8.64 μA mM−1 cm−2，R=0.969，作者称与其他 ChOx 传感器相比有竞争力；葡萄糖 0.01–6.19 mM 线性，灵敏度 612.71 μA mM−1 cm−2，R=0.986。作者认为其制备简单、灵敏度高、稳定性好，可用于临床诊断。
传感器的构成
- 基底电极：金电极（Au，0.03 cm²）或玻璃碳电极（GCE，0.07 cm²），作为电化学换能器
- 纳米材料修饰层：多壁碳纳米管（MWCNTs，OD 10–20 nm，ID 2–10 nm，长度 0.5–200 μm），提高导电性、负载量与稳定性
- 聚合物/共价固定层：聚苯胺-FAD（PANI-FAD）共聚物（Type 1）或 EDC/NHS 共价偶联层（Type 2），固定 FAD/ChOx 并促进电子转移
- 识别/催化元件：FAD、胆固醇氧化酶（ChOx）或葡萄糖氧化酶（GOx），分别作为电催化中心或酶识别催化元件
- 电子供体/介体：对苯二酚（HQ，1 mM），在 GOx 体系中氧化 FADH2 并传递电子至电极
- 分散/界面助剂：十六烷基三甲基溴化铵（CTAB，0.1%），用于 MWCNTs 分散（Type 3）
- 缓冲介质：磷酸盐缓冲液（PBS，pH 7.0）或 pH 2.28 水溶液，维持酶活性与电化学环境
中文摘要
本文报道了利用纳米材料修饰生物分子并构建电化学传感器的方法。作者以多壁碳纳米管（MWCNTs）为导电纳米材料，分别修饰金电极和玻璃碳电极，研究不同 FAD 依赖酶（FAD、胆固醇氧化酶 ChOx、葡萄糖氧化酶 GOx）在碳纳米材料修饰电极上的电化学响应。通过电聚合、共价偶联和吸附等三种方法制备修饰电极，MWCNTs 可增大电极比表面积、提高酶负载量并改善稳定性。循环伏安法显示，MWCNTs 能增强 FAD 依赖酶的氧化还原峰电流，降低过电位，并对对乙酰氨基酚、胆固醇和葡萄糖表现出增强的电催化活性。扫描电镜结果表明酶均匀包覆在纳米材料表面。该工作为构建简单、稳定、高灵敏的电化学传感器提供了基础。
英文摘要
We have reported the modification of biomolecule with nanomaterials. In this paper, the electrochemical response of different FAD-dependent enzymes at carbon nanomaterials modified electrode. The modified electrode also exhibits a promising enhanced electrocatalytic activity toward the oxidation of substrate. Different methods were used for fabrication of modified electrode. The presence of nanomaterials enhances the enzyme loading and stability. Cyclic voltammograms (CVs) were used for the determination of substrate and the apparent coefficient values for these compounds at different electrodes. Finally, we have studied the surface morphology of the modified electrode using scanning electron microscopy (SEM), which revealed that enzyme is coated on nanomaterials.