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
儿茶酚（catechol）、对甲酚（p-cresol）、苯酚（phenol）、间甲酚（m-cresol）；样品基质为 0.1 M pH 7.0 磷酸盐缓冲液（PBS）
检测原理
该传感器基于酪氨酸酶（Tyr）对酚类的催化氧化。酚类底物在 Tyr 催化下与 O2 反应生成邻醌（o-quinones）；邻醌在 −0.05 V 下于电极表面被还原，产生阴极电流。PANI–IL–CNF 复合膜中，CNF 提供导电骨架和模板结构，PANI 提供导电通道，EMIES 离子液体增强界面离子导电与电子转移，使酶保持较高活性并降低电子传递阻力。在恒电位下，阴极电流随酚类浓度升高而增大，并在 10 s 内达到稳态的 95%。该体系无需外加电子媒介体，依靠酶催化产物直接电化学还原实现安培信号。
检测灵敏度
LOD: 0.1 nM（S/N = 3，儿茶酚）；线性范围: 4.0 × 10−10–2.1 × 10−6 M；灵敏度: 296 ± 4 A M−1 cm−2；相关系数 = 0.999（儿茶酚）。p-cresol: LOD 0.1 nM，线性范围 4.0 × 10−10–2.0 × 10−6 M，灵敏度 262 ± 3 A M−1 cm−2，相关系数 = 0.999；phenol: LOD 0.1 nM，线性范围 4.0 × 10−10–1.9 × 10−6 M，灵敏度 253 ± 4 A M−1 cm−2，相关系数 = 0.997；m-cresol: LOD 0.5 nM，线性范围 1.0 × 10−9–6.6 × 10−6 M，灵敏度 47.1 ± 1 A M−1 cm−2，相关系数 = 0.997。
效应效果
该传感器响应快速，10 s 内达到稳态电流的 95%。0.3 μM 儿茶酚体系中，3 μM 抗坏血酸、30 μM 尿酸和 30 μM 咖啡因不干扰。同一电极在 5×10−9 M 和 5×10−7 M 下 RSD 分别为 3.7% 和 1.0%；六个独立电极测 0.3 μM 儿茶酚 RSD 为 3.0%。4 ℃ PBS 保存 40 d 保留 94%；每 5 d 用一次，25 d 保留 94%，40 d 保留 70%。灵敏度高于聚苯胺–聚丙烯腈、聚吡咯/碳糊、LDH、AuNP/石墨–特氟龙和 Fe3O4–壳聚糖体系，儿茶酚 KappM 1.44 μM，低于游离酶 300 μM，适用于环境水样酚类检测。
传感器的构成
- 基底电极：玻璃碳电极（GCE），经氧化铝抛光和清洗，作为电化学换能器基底
- 纳米复合修饰层：聚苯胺–离子液体–碳纳米纤维（PANI–IL–CNF）复合膜，由苯胺在含 CNF 和 1-乙基-3-甲基咪唑基硫酸乙酯（EMIES）的 2.0 M H2SO4 中循环伏安原位电聚合形成，CNF 作为模板引导 PANI 生长，IL 增强导电与生物相容
- 交联固定剂：戊二醛（glutaraldehyde）蒸气，用于交联固定酪氨酸酶
- 识别元件：酪氨酸酶（tyrosinase, Tyr），催化酚类氧化为邻醌
- 信号分子：邻醌（o-quinones），由 Tyr 催化酚类氧化生成，并在电极表面还原产生阴极电流
- 检测介质：0.1 M pH 7.0 磷酸盐缓冲液（PBS）与溶解氧（O2），支持酶反应并维持离子导电
中文摘要
本文通过苯胺在离子液体（IL）和碳纳米纤维（CNF）存在下的原位一步电聚合，绿色制备了聚苯胺–离子液体–碳纳米纤维（PANI–IL–CNF）复合膜，用于构建安培型生物传感器。扫描电镜表明，PANI 沿 CNF 结构均匀生长，复合膜呈纤维状形貌，直径约 95 nm。将酪氨酸酶（Tyr）经戊二醛交联固定于复合膜修饰的玻璃碳电极（GCE）表面，构建了酚类生物传感器。该传感器对儿茶酚在 4.0×10−10–2.1×10−6 M 范围内呈宽线性响应，灵敏度为 296±4 A M−1 cm−2，在 −0.05 V 下检出限为 0.1 nM（信噪比 3）。以儿茶酚为底物，按 Arrhenius 方程计算酶反应活化能为 38.8 kJ mol−1；表观 Michaelis–Menten 常数分别为儿茶酚 1.44 μM、对甲酚 1.33 μM、苯酚 1.16 μM、间甲酚 0.65 μM。PANI 与 IL 对 CNF 的功能化提供了良好的生物相容性平台，适用于生物传感和生物催化。
英文摘要
A novel polyaniline-ionic liquid-carbon nanofiber (PANI-IL-CNF) composite was greenly prepared by in situ one-step electropolymerization of aniline in the presence of IL and CNF for fabrication of amperometric biosensors. The scanning electron micrographs confirmed that the PANI uniformly grew along with the structure of CNF and the PANI-IL-CNF composite film showed a fibrillar morphology with the diameter of around 95 nm. A phenol biosensor was constructed by immobilizing tyrosinase on the surface of the composite modified glassy carbon electrode via the cross-linking step with glutaraldehyde. The biosensor exhibited a wide linear response to catechol ranging from 4.0 x 10(-10) to 2.1 x 10(-6)M with a high sensitivity of 296+/-4 AM(-1)cm(-2), a limit of detection down to 0.1 nM at the signal to noise ratio of 3 and applied potential of -0.05 V. According to the Arrhenius equation, the activation energy for enzymatic reaction was calculated to be 38.8 kJmol(-1) using catechol as the substrate. The apparent Michaelis-Menten constants of the enzyme electrode were estimated to be 1.44, 1.33, 1.16, 0.65 microM for catechol, p-cresol, phenol, m-cresol, respectively. The functionalization of CNF with PANI in IL provided good biocompatible platform for biosensing and biocatalysis.