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：磷酸盐缓冲液（PBS，pH 6.0）/水溶液
检测原理
该传感器基于血红蛋白的模拟过氧化物酶活性和硫堇介导电子转移。Hb吸附在纳米金层上，保留催化活性；当H2O2到达电极表面时，Hb的血红素活性中心催化H2O2还原为H2O，同时Hb被氧化。氧化态Hb随即被还原态硫堇（Thi(Red)）还原再生，硫堇被氧化为Thi(Ox)。Thi(Ox)在电极表面接受电子和质子，重新生成Thi(Red)，形成持续电子转移循环。由于硫堇通过EDC/NHS共价固定在PDC膜上，纳米金又阻止其泄漏，介体稳定且电子传递快。在-0.3 V低电位下，H2O2浓度越高，还原电流越大，从而实现安培检测。信号增强主要来自纳米金的高酶负载、良好生物相容性和介体快速电荷转移。
检测灵敏度
LOD: 2.6 μM (S/N = 3)；线性范围: 9.1 μM–5.0 mM；灵敏度斜率: -2.4 μA/mM（i(μA) = -6.4 - 2.4[H2O2](mM)）；相关系数: 0.998 (n=31)
效应效果
该传感器6 s内达95%稳态电流。对0.35 mM H2O2重现性RSD为3.8%（n=10）。4°C干燥保存2天信号降4.8%，2周降19.4%，1个月降28.9%。选择性方面，葡萄糖、乙醇、L-谷氨酸、L-酪氨酸、L-半胱氨酸、抗坏血酸与0.35 mM H2O2混合时电流比分别为1.002、0.998、0.983、0.975、0.981、1.052，作者认为无明显干扰，主要得益于-0.3 V低电位。LOD 2.6 μM低于Hb/Au/ITO和Hb/Au-ZrP/壳聚糖/GCE；KM app 3.2 mM小于HRP/Au/壳聚糖4.51 mM和聚硫堇膜28 mM，显示较高亲和。作者认为其制备简单、成本低、稳定性好，适合H2O2检测。
传感器的构成
- 基底电极：玻碳电极（GCE），提供导电基底与电子转移动力
- 聚合物修饰层：2,6-吡啶二甲酸（PDC）电聚合膜，提供羧基并作为介体共价固定基质
- 共价偶联层：EDC/NHS活化PDC羧基，与硫堇（Thi）氨基形成酰胺键，共价固定电子介体
- 电子介体层：硫堇（Thi），介导血红蛋白活性中心与电极间电子转移
- 纳米金属层：纳米金（nano-Au），由HAuCl4电沉积形成，负载血红蛋白并防止Thi泄漏
- 生物催化层：血红蛋白（Hb），模拟过氧化物酶催化H2O2还原
- 信号读出：电化学工作站（CHI 660A）在-0.3 V下记录安培电流
中文摘要
本文报道了一种新型安培法过氧化氢生物传感器，其构建策略是将血红蛋白（Hb）固定在2,6-吡啶二甲酸（PDC）聚合物、硫堇（Thi）和纳米金（nano-Au）修饰的玻碳电极上。PDC聚合物作为基质，通过EDC/NHS活化后与硫堇的氨基共价偶联，从而稳定固定电子介体；随后在硫堇修饰电极表面电沉积纳米金，再吸附血红蛋白，形成Hb/nano-Au/Thi/PDC/GCE传感器。作者采用电化学阻抗谱和原子力显微镜表征了各修饰步骤，并通过循环伏安法和计时电流法评价其对H2O2的分析性能。该传感器对H2O2具有快速安培响应，6 s内达到95%稳态电流，线性范围为9.1 μM至5.0 mM，检出限为2.6 μM（S/N=3），表观Michaelis-Menten常数为3.2 mM。此外，传感器表现出良好的稳定性、重现性和选择性，可用于H2O2的低成本电化学检测。
英文摘要
A novel amperometric hydrogen peroxide biosensor based on the immobilization of hemoglobin on the 2,6-pyridinedicarboxylic acid (PDC) polymer, thionine and nano-Au was successfully fabricated. In this strategy, PDC polymer acted as the matrices to covalently immobilize the thionine, and then hemoglobin was successfully adsorbed on the nano-Au which was electro-deposited on to thionine modified electrode surface. The preparation process of modified electrode was characterized with electrochemical impedance spectroscopy and atomic force microscope. The analytical performance of proposed biosensor toward H(2)O(2) was investigated by cyclic voltammetry and chronoamperometry. The resulted biosensor exhibited fast amperometric response (within 6 s) to H(2)O(2), and linear range was from 9.1 microM to 5.0 mM with the detection limit of 2.6 microM (S/N = 3). The apparent Michaelis-Menten constant (K(M)(app)) was evaluated to be 3.2 mM. Furthermore, the resulted biosensor showed good stability and reproducibility.