组成图示
示意图生成中
传感器类型
比色生物传感器
检测对象
苯酚（phenol）、邻苯二酚（catechol）、间甲酚（m-cresol）；样品基质：50 mM 磷酸盐缓冲液（pH 6.0）
检测原理
酚类底物扩散进入壳聚糖-酪氨酸酶层，在分子氧存在下被酪氨酸酶催化发生邻位羟基化生成邻苯二酚，并进一步氧化为邻醌；邻醌扩散至下层Nafion/溶胶-凝胶硅酸盐膜中与固定MBTH反应，生成紫红色MBTH-醌加合物。加合物在490 nm（苯酚、邻苯二酚）或430 nm（间甲酚）产生特征吸收，吸光度随酚浓度增加而增大。酶催化循环提供一定信号放大，杂化膜适度疏水环境保留MBTH并减少泄漏，使颜色响应稳定。5 min后响应与底物浓度呈线性。
检测灵敏度
LOD: 苯酚 0.18 mg/L、邻苯二酚 0.23 mg/L、间甲酚 0.43 mg/L；线性范围: 苯酚 0.5–7.0 mg/L、邻苯二酚 0.5–10.0 mg/L、间甲酚 1.0–13.0 mg/L；灵敏度: 苯酚 0.011 Abs/mg/L、邻苯二酚 0.009 Abs/mg/L、间甲酚 0.005 Abs/mg/L；r: 苯酚 0.992、邻苯二酚 0.997、间甲酚 0.999。
效应效果
该传感器对苯酚、邻苯二酚和间甲酚有选择性响应，而对邻甲酚、对甲酚、氢醌和4-氯苯酚无响应，选择性受膜疏水性、酶过渡态位阻及Nafion磺酸基排斥影响。制备重现性较好，9.4 mg/L苯酚下RSD为8.9%（n=8），5.0 mg/L下为5.6%（n=12）。干态4°C保存至少3个月，保留90–98%初始活性。与APHA 4-氨基安替比林比色法比较，在0–5.0 mg/L苯酚范围内相关系数r=0.9909、斜率0.987，表明结果可靠。作者认为该传感器简单、灵敏、稳定，适合酚类污染物的现场快速监测。
传感器的构成
- 基底：玻璃片（glass slide），提供光学透明支撑与膜附着。
- 底层修饰/固定层：Nafion/溶胶-凝胶硅酸盐杂化膜（Nafion/sol–gel silicate film，TEOS 前驱体），固定 MBTH 并减少泄漏。
- 信号标记物：MBTH（3-methyl-2-benzothiazolinone hydrazone），与邻醌形成紫红色加合物。
- 上层识别层：壳聚糖膜（chitosan film），固定酪氨酸酶并提供底物/产物扩散通道。
- 识别元件：酪氨酸酶（tyrosinase），催化酚类氧化生成邻醌。
- 信号读出：紫外-可见光谱（UV-Vis spectrophotometer），监测 490/430 nm 吸光度。
中文摘要
本文报道了一种用于检测酚类化合物的光学生物传感器。该传感器将3-甲基-2-苯并噻唑腙（MBTH）固定于Nafion/溶胶-凝胶硅酸盐杂化膜中，并将酪氨酸酶固定于壳聚糖膜中；壳聚糖膜沉积在含MBTH的杂化膜表面。酚类化合物在酪氨酸酶催化下发生氧化，生成的邻醌与MBTH形成紫红色加合物，其颜色强度在暴露5 min后随底物浓度增加而增大。该传感器对苯酚、邻苯二酚和间甲酚的线性范围分别为0.5–7.0、0.5–10.0和1.0–13.0 mg/L，检出限分别为0.18、0.23和0.43 mg/L，并在至少3个月内保持良好稳定性。
英文摘要
The development of an optical biosensor based on immobilization of 3-methyl-2-benzothiazolinone hydrazone (MBTH) in hybrid nafion/sol-gel silicate film and tyrosinase in chitosan film for the detection of phenolic compounds has been described. Tyrosinase was immobilized in chitosan film deposited on the hybrid nafion/sol-gel silicate film containing MBTH. The enzymatic oxidation product of phenolic compounds were stabilized through formation of adduct with MBTH to produce a maroon color adduct. The color intensity of adduct was found to increase proportionally with the increase of the substrate concentrations after 5min exposure. The linearity of the biosensor towards phenol, catechol and m-cresol were in the respective concentration range of 0.5-7.0, 0.5-10.0 and 1.0-13.0mg/L with detection limit of 0.18, 0.23 and 0.43mg/L, respectively. The biosensor shows a good stability for at least 3 months.