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
过氧化氢（H2O2）；样品基质：0.1 M磷酸盐缓冲液（PBS，pH 6.9）
检测原理
该传感器以玻璃碳电极为基底，MWNTs/壳聚糖复合膜提供导电与生物相容界面，戊二醛将HRP交联固定于膜中。在−0.2 V下，H2O2与HRP发生催化反应：HRP先被H2O2氧化为Compound I并生成水，Compound I接受电子转化为Compound II，Compound II再接受电子恢复为HRP。反应中电子经MWNTs高效传递至GCE，形成还原电流。H2O2浓度越高，单位时间内催化还原产生的电子流越大，电流响应随之增强，因此安培电流与H2O2浓度呈线性关系。该过程无需外加介质，MWNTs既增强电子转移又辅助电催化。
检测灵敏度
LOD: 1.03 × 10−5 M；线性范围: 1.67 × 10−5–7.40 × 10−4 M；灵敏度: 4.995 μA/mM；回归方程: Y = 0.659 + 4.995X；R^2 = 0.998；施加电位: −0.2 V
效应效果
传感器在0.1 mM H2O2下重复性良好，8次测定相对标准偏差为3.3%。储存于0.1 M PBS（pH 6.9）中20天后，对0.1 mM H2O2的响应仅下降10%，表明复合膜稳定性较好。抗坏血酸、葡萄糖、柠檬酸和乳酸均无明显干扰，尤其克服了壳聚糖基传感器常见的抗坏血酸干扰。与仅MWNTs/壳聚糖修饰电极相比，HRP电极响应和灵敏度更高；若缺少MWNTs，则无介质条件下难以获得明显响应。作者认为该复合膜平台可用于构建多种酶生物传感器。
传感器的构成
- 基底电极：玻璃碳电极（GCE），抛光清洗后作为工作电极与电子转导基底
- 纳米修饰层：多壁碳纳米管/壳聚糖复合膜（MWNTs/chitosan），MWNTs经3 M HNO3纯化，壳聚糖Mw 4000，提供导电通道、成膜与生物相容性
- 交联固定层：戊二醛（glutaraldehyde，7%），浸泡30 min，交联壳聚糖/纳米管与HRP
- 识别催化元件：辣根过氧化物酶（HRP，20 mg mL−1，pH 6.9），催化H2O2还原并介导电子转移
- 底物/电子供体：过氧化氢（H2O2），在−0.2 V下被HRP催化还原，产生还原电流
- 支持电解质：0.1 M磷酸盐缓冲液（PBS，pH 6.9），维持酶活性与离子导电
中文摘要
本文报道了一种基于多壁碳纳米管/壳聚糖（MWNTs/chitosan）复合膜修饰玻璃碳电极的安培式过氧化氢生物传感器。先将经硝酸处理的多壁碳纳米管分散于壳聚糖溶液中，形成均匀复合液并滴涂于电极表面；场发射扫描电镜显示复合膜致密且稳定。随后用戊二醛交联固定辣根过氧化物酶（HRP），制备无介质过氧化氢酶电极。该电极对过氧化氢表现出良好的电催化活性和快速响应，在−0.2 V下线性范围为1.67×10−5–7.40×10−4 M，相关系数0.998。传感器重复性和稳定性良好，抗坏血酸、葡萄糖、柠檬酸和乳酸无明显干扰。
英文摘要
A new amperometric biosensor for hydrogen peroxide was developed based on cross-linking horseradish peroxidase (HRP) by glutaraldehyde with multiwall carbon nanotubes/chitosan (MWNTs/chitosan) composite film coated on a glassy carbon electrode. MWNTs were firstly dissolved in a chitosan solution. Then the morphology of MWNTs/chitosan composite film was characterized by field-emission scanning electron microscopy. The results showed that MWNTs were well soluble in chitosan and robust films could be formed on the surface. HRP was cross-linked by glutaraldehyde with MWNTs/chitosan film to prepare a hydrogen peroxide biosensor. The enzyme electrode exhibited excellent electrocatalytic activity and rapid response for H(2)O(2) in the absence of a mediator. The linear range of detection towards H(2)O(2) (applied potential: -0.2V) was from 1.67 x 10(-5) to 7.40 x 10(-4)M with correction coefficient of 0.998. The biosensor had good repeatability and stability for the determination of H(2)O(2). There were no interferences from ascorbic acid, glucose, citrate acid and lactic acid.