组成图示
示意图生成中
传感器类型
电化学生物传感器
检测对象
敌草隆（diuron）、莠去津（atrazine）、去异丙基莠去津（DIA）、去乙基莠去津（DEA）；样品基质为磷酸盐缓冲溶液/污染水样（5 mM磷酸盐缓冲液，pH≈6.0或7.5）
检测原理
该传感器以固定化酪氨酸酶为识别元件，以Pt叉指电极间溶液电导为换能信号。酪氨酸酶催化4-氯苯酚发生羟基化/氧化反应，生成邻醌及带电产物，使两电极间离子迁移和电导发生变化；稳态电导响应反映酶活。当溶液中含有敌草隆、莠去津或其代谢物时，污染物与酶作用并抑制其催化活性，导致相同底物浓度下电导响应降低。检测时先记录未接触污染物的酶活基线，再将传感器在样品中孵育30 min，洗涤后加入6 mM 4-氯苯酚，比较前后稳态响应，得到残余酶活百分比。污染物浓度越高，酶活抑制越强，残余信号越低。该方法无电化学再生放大，直接依赖酶促产物引起的电导变化。
检测灵敏度
LOD: about 1 ppb (diuron, atrazine)；动态范围: 2.3–2330 ppb (diuron)、2.15–2150 ppb (atrazine)
效应效果
该传感器对敌草隆和莠去津的检出限约1 ppb，动态范围分别为2.3–2330 ppb和2.15–2150 ppb，优于文献中基于酪氨酸酶的安培型传感器（对这两种农药低100–1000倍）。输出信号RSD约5%（n=3），漂移约1.5 S h−1；4 °C缓冲液保存23天后仍保持90%酶活。选择性方面，敌草隆抑制强于莠去津，莠去津代谢物DIA和DEA也引起抑制但程度较低，溴草腈未观察到抑制，说明传感器对目标三嗪/脲类除草剂有一定选择性。其检出限接近WHO 2 ppb建议值，但高于欧盟0.1 ppb限值，适合现场快速筛查和早期预警。
传感器的构成
- 基底：Pyrex玻璃片（10 mm×30 mm），提供机械支撑与绝缘平面。
- 换能电极：50 nm Ti粘附层+150 nm Pt叉指电极（指宽/指距10 μm，长约1 mm，敏感区约1 mm2），用于测量溶液电导。
- 工作区封边：环氧树脂封闭芯片中央，限定电极工作区。
- 参考膜：另一电极上滴涂10% BSA+10%甘油（20 mM磷酸盐缓冲液，pH 6.0），作为参考传感器。
- 识别/酶膜：3.5%酪氨酸酶（PPox）+5% BSA+10%甘油（20 mM磷酸盐缓冲液，pH 6.0）滴涂于敏感区，提供酶识别与催化功能。
- 交联固定剂：饱和戊二醛（GA）蒸气处理30 min，交联酶与BSA，随后室温干燥15 min。
- 底物/信号反应物：4-氯苯酚（终浓度6 mM），被酪氨酸酶催化后产生电导变化。
- 读出系统：自制电导实验室放大器或SR 830锁相放大器，记录差分电导信号。
中文摘要
本研究采用电导式酪氨酸酶生物传感器检测敌草隆、莠去津及其主要代谢物去异丙基莠去津（DIA）和去乙基莠去津（DEA）。酪氨酸酶与牛血清白蛋白（BSA）混合后，在饱和戊二醛（GA）蒸气中交联30 min固定于传感器敏感区。检测时比较污染物接触前后生物传感器输出信号（即酶活百分比）的变化；酶活测量分别采用4-氯苯酚、苯酚和邻苯二酚底物，响应时间为1–5 min。最终选用4-氯苯酚作为农药检测底物，传感器在污染溶液中接触30 min。实验条件下，敌草隆和莠去津的检出限约为1 ppb，动态范围分别为2.3–2330 ppb和2.15–2150 ppb。输出信号相对标准偏差（n=3）约为5%，漂移为1.5 S h−1；4 °C缓冲液中保存23天后仍保持90%酶活。
英文摘要
The determination of diuron, atrazine, desisopropylatrazine (DIA) and desethylatrazine (DEA) were investigated using conductometric tyrosinase biosensor. Tyrosinase was immobilised on the biosensor sensitive part by allowing it to mix with bovine serum albumin (BSA) and then cross-linking in saturated glutaraldehyde (GA) vapour for 30min. The determination of pollutants in a solution was performed by comparison of the output signal (i.e percentage of the enzymatic activity) of the biosensor before and after contact with pollutants. The measurement of the enzymatic activity was performed using 4-chlorophenol, phenol and catechol substrates and response times ranging from 1 to 5min were observed. A 4-chlorophenol substrate was used to detect pesticides. A 30min contact time of the biosensor in the pollutant solution was used. Under the experimental conditions employed, detection limits for diuron and atrazine were about 1ppb and dynamic range of 2.3-2330 and 2.15-2150ppb were obtained for diuron and atrazine, respectively. A relative standard deviation (n=3) of the output signal was estimated to be 5% and a slight drift of 1.5muSh(-1) was observed. The 90% of the enzyme activity was still maintained after 23 days of storage in a buffer solution at 4 degrees C.