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
亚硝酸盐（nitrite, NO2-）；样品基质：0.05 mol/L H2SO4 酸性溶液（标准溶液/模拟样品）
检测原理
该传感器以玻璃碳电极为基底，MWCNT 提供高比表面积并促进血红蛋白（Hb）与电极间的直接电子转移，正电荷金纳米颗粒（PCNA）通过静电吸附形成电子天线并增强界面电催化活性。Hb 作为生物催化元件负载于 (Hb/PCNA)2/MWCNT 膜中，在 0.05 mol/L H2SO4 中保持活性。当亚硝酸盐（NO2-）扩散至电极界面时，Hb 的血红素铁中心催化其还原，反应可表示为 2NO2- + 2H+ + Hb(FeII) → Hb(FeIII) + 2NO + 2H2O，Hb 在电极表面发生可逆电子转移并循环再生。该过程在 -0.10 V 低电位下产生阴极电流，电流大小随 NO2- 浓度增加而增大；低电位和酸性条件抑制可氧化干扰物直接氧化，从而获得选择性安培信号。
检测灵敏度
LOD: 9.6 × 10^-7 M (S/N = 3)；线性范围: 3.6 × 10^-6–3.0 × 10^-3 M；灵敏度斜率: i (lA) = 3.3263 ± 1.5338[NO2-] (mM)；相关系数: 0.997
效应效果
该传感器在 0.05 mol/L H2SO4、-0.10 V 下响应快，稳态电流数秒内达到。选择性方面，与亚硝酸盐等浓度的 H2O2、牛奶、抗坏血酸、尿酸及 0.4 mmol/L Na+、K+、HPO4^2-、H2PO4^2-、Cl-、Ca2+ 均无明显干扰，主要因低电位和酸性条件抑制可氧化物直接氧化。稳定性方面，连续循环 100、200、400 次后安培响应保持初始值的 93.6%、90.9%、84.8%；4 ℃ 磷酸盐缓冲液储存 30 天后 CV 响应保持 88.8%。与 Hb/GC、MWCNT/GC、PCNA/MWCNT/GC、Hb/MWCNT/GC、Hb/PCNA/MWCNT/GC 相比，(Hb/PCNA)2/MWCNT/GC 电流最大，(Hb/PCNA)3 无显著增加，说明 Hb 负载饱和。作者认为其灵敏度高于酸性介质中已报道方法，适合简便检测亚硝酸盐。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻璃碳电极（GC），直径4 mm，作为工作电极提供电子传导基底
- 纳米材料修饰层：酸处理多壁碳纳米管（MWCNT/MWNT），经SDS分散后滴涂成膜，提供高比表面积并促进电子转移
- 纳米材料修饰层：正电荷金纳米颗粒（PCNA），约10 nm，通过静电吸附于MWCNT膜，作为电子天线增强电催化
- 生物催化元件：血红蛋白（Hb），10 mg/mL浸渍负载，作为催化亚硝酸盐还原的生物催化剂
- 层层组装层：Hb/PCNA双层，交替浸渍PCNA与Hb各4 h，提高Hb负载量与界面稳定性
- 检测介质：0.05 M H2SO4，提供酸性环境和质子，降低检测电位并抑制干扰
中文摘要
本文报道了一种对亚硝酸盐（NO2-）具有显著增强灵敏度的电化学生物传感器。该策略首先利用正电荷金纳米颗粒（PCNA）与经酸处理的多壁碳纳米管（MWCNT）通过静电吸附作用构建 PCNA/MWCNT 复合膜，随后将血红蛋白（Hb）生物催化剂负载于该复合膜表面，并采用层层组装技术进一步将 Hb/PCNA 层固定于 Hb/PCNA/MWCNT 膜上，最终制备 (Hb/PCNA)2/MWCNT/GC 修饰电极。在 0.05 mol/L H2SO4 溶液中，该电极在相对于饱和甘汞电极 -0.10 V 的低电位下对亚硝酸盐还原表现出显著增强的电催化行为。由于检测电位较低且介质呈酸性，可有效避免直接电化学氧化及可氧化性干扰物质的影响。因此，该修饰电极具有响应快、灵敏度高、选择性好和稳定性优良等特点。电流响应与亚硝酸盐浓度在 3.6×10^-6 至 3.0×10^-3 mol/L 范围内呈线性关系，检出限（S/N=3）为 9.6×10^-7 mol/L。
英文摘要
The report is on an electrochemical biosensor with remarkably improved sensitivity toward nitrite. In this strategy, positively charged gold nanoparticle (PCNA) is used in combination with multiwall carbon nanotubes (MWCNT) by electrostatic adsorption for fabricating PCNA/MWCNT films. Then hemoglobin (Hb) biocatalyst will easily be attached to the surface of the combination films aforementioned. After that, the Hb/PCNA films are immobilized onto the Hb/PCNA/MWCNT films through layer-by-layer assembly technique. The (Hb/PCNA)(2)/MWNT/GC electrode thus prepared exhibits enhanced electrocatalytic behavior to the reduction of nitrite at -0.10 V versus SCE in 0.05 M H(2)SO(4) solution. On condition of the low detecting potential and low pH, interference caused by direct electrochemical oxidation or oxidizable substances can be prevented. Therefore, the modified electrode shows fast response time, very high sensitivity, good selectivity and stability. The current response of the sensor increases linearly with nitrite concentration from a range of 3.6 x 10(-6) to 3.0 x 10(-3) M with a detection limit(S /N = 3) of 9.6 x 10(-7) M.