组成图示
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传感器类型
电化学生物传感器
检测对象
过氧化氢（hydrogen peroxide, H2O2），样品基质：磷酸盐缓冲液（PBS, pH 7.0）
检测原理
GNSs自组装于APTES/ITO表面，形成高比表面积、导电且生物相容的界面。Hb通过表面作用吸附在GNSs上，紫外-可见Soret带表明其保留天然结构。GNSs作为电子隧道，缩短血红素中心与ITO电极之间的电子转移距离，使Hb发生直接电化学，在约-0.21 V和-0.32 V出现可逆氧化还原峰。当H2O2加入PBS时，H2O2扩散至Hb活性中心并被催化还原；在-0.25 V下，Hb/ITO界面产生与H2O2浓度相关的还原电流。低浓度下催化电流随浓度线性增加，高浓度下受酶促动力学限制出现平台，符合Michaelis–Menten特征。该过程无需外加电子介质。
检测灵敏度
LOD: 3.4 μM (S/N = 3)；线性范围: 5 μM–1 mM；线性方程: y = 1.547x + 2.981 μA；相关系数: 0.999 (n = 14)；表观Michaelis–Menten常数: 0.18 mM (180 μM)
效应效果
该传感器在PBS（pH 7.0）中对H2O2响应快速，线性范围宽。4 °C PBS保存3周后保持90%初始电流；同一电极6次测量RSD为4.5%，5个独立电极RSD为5.6%。ks为(2.39±0.7) s−1，高于Hb/GNPs/cystamin/Au的0.49 s−1；表观Michaelis–Menten常数0.18 mM，低于Hb/ZrO2/DMSO/PG的0.31 mM、Hb/Chit-Aus/Cys/Au的1.4 mM、Mb-银纳米颗粒/PG的1.30 mM及细胞色素c/纳米LTL沸石/ITO的0.2 mM，表明Hb对H2O2亲和力较高。作者认为可用于生物电化学分析和微型全分析系统。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：ITO玻璃电极（indium tin oxide, ITO），作为导电透明工作电极基底
- 硅烷化修饰层：3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）修饰ITO，提供氨基用于金纳米壳自组装
- 纳米材料修饰层：金纳米壳（GNSs，SiO2/Au）自组装于APTES/ITO表面，提供生物相容界面与导电通道
- 生物识别/催化元件：牛血红蛋白（Hb）吸附于GNSs表面，保留天然结构并催化H2O2还原
- 被测物：过氧化氢（H2O2），在PBS中扩散至Hb活性中心
- 信号读出：CHI650b电化学工作站三电极体系，以SCE为参比、Pt为对电极，读取催化电流
中文摘要
由二氧化硅核和薄金壳组成的金纳米壳（GNSs）通过自组装技术修饰在3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）改性的氧化铟锡（ITO）电极表面，形成GNSs/APTES/ITO电极。该电极可为血红蛋白（Hb）吸附提供生物相容界面。紫外-可见光谱表明，吸附在GNSs界面的Hb保留天然结构。电化学阻抗谱和循环伏安法评价了Hb的电化学行为，结果表明GNSs可作为电子隧道，促进Hb与电极之间的电子转移。基于GNSs/APTES/ITO电极上Hb对过氧化氢还原的活性，构建了无介质H2O2生物传感器，其线性范围为5 μM至1 mM，检出限为3.4 μM（S/N=3）。表观Michaelis–Menten常数为180 μM，表明具有较高亲和力。
英文摘要
Gold nanoshells (GNSs), consisting of a silica core and a thin gold shell, were self-assembled on the surface of 3-aminopropyltrimethoxysilane (APTES) modified indium tin oxide (ITO) electrode. The resulting novel GNSs-coated ITO (GNSs/APTES/ITO) electrode could provide a biocompatible surface for the adsorption of hemoglobin (Hb). The UV-visible (UV-vis) spectra indicated that Hb adsorbed on the GNSs interface retained the native structure. Electrochemical impedance spectra and cyclic voltammetric techniques were employed to evaluate the electrochemical behaviors of Hb, the results demonstrated that GNSs could act as electron tunnels to facilitate electron transfer between Hb and the electrode. Based on the activity of Hb adsorbed on the GNSs/APTES/ITO electrode toward the reduction of hydrogen peroxide, a mediator-free H(2)O(2) biosensor was constructed, which showed a broad linear range from 5muM to 1mM with a detection limit of 3.4muM (S/N=3). The apparent Michaelis-Menten constant was calculated to be 180muM, suggesting a high affinity.