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：PBS缓冲液、植物叶片提取液
检测原理
该传感器基于HRP在L-Cys/AuNPs/ITO电极上的直接电子转移（DET）。ITO作为导电基底，AuNPs通过电沉积形成纳米导电网络，增强电极电子转移能力并提供生物相容界面；L-Cys自组装层将HRP固定于AuNPs表面，保持酶活性。检测时，H2O2扩散至HRP血红素活性中心，在-0.15 V下被HRP催化还原为水，电子经HRP与AuNPs之间的直接电子转移路径在电极表面传递，产生还原电流。电流强度随H2O2浓度升高而增大，在8.0 μmol L−1至3.0 mmol L−1内线性响应，高浓度下呈Michaelis-Menten饱和。AuNPs作为分子导线/导电通路，提高电子转移速率和灵敏度，无需介质放大。
检测灵敏度
LOD: 2.0 μmol L−1 (S/N = 3)；线性范围: 8.0 μmol L−1–3.0 mmol L−1；R^2 = 0.999
效应效果
传感器响应时间小于5 s，达到最大响应90%。同一电极对0.05 mmol L−1 H2O2连续9次测定RSD为3.2%，6个独立制备电极间RSD为4.6%。4℃干燥保存12周后电流响应保持初始值的83%。选择性方面，在0.2 mmol L−1 H2O2存在下，等浓度尿酸、对乙酰氨基酚和葡萄糖无明显干扰；0.2 mmol L−1抗坏血酸使响应增加约8%，0.05 mmol L−1硫离子使响应降低21%。实际样品中，用标准加入法测定植物叶片提取液H2O2，回收率为93%–97%，与分光光度法结果一致。作者认为该一次性ITO/AuNPs/HRP平台制备快速简便、成本低，可推广至其他蛋白传感器。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：氧化铟锡（ITO）玻璃电极，作为导电工作电极与信号换能基底
- 纳米材料修饰层：电沉积金纳米颗粒（AuNPs），增强电极导电性并促进酶直接电子转移
- 自组装固定层：L-半胱氨酸（L-Cys）单分子层，通过硫醇基团化学吸附于AuNPs表面，用于固定酶
- 识别/催化元件：辣根过氧化物酶（HRP），固定于L-Cys/AuNPs/ITO表面，催化H2O2还原并产生安培信号
中文摘要
本文报道了一种新型一次性第三代过氧化氢（H2O2）生物传感器。该传感器以氧化铟锡（ITO）电极为基底，通过循环伏安电沉积法在其表面制备金纳米颗粒（AuNPs），再经L-半胱氨酸（L-Cys）自组装单分子层固定辣根过氧化物酶（HRP）。UV-可见吸收、扫描电镜和电化学方法表明，AuNPs呈准球形，平均直径约25 nm，分布较对称，并能显著增强电极导电性。该电极实现了HRP的直接电子转移，无需外加电子介质即可催化H2O2还原。在优化条件下，传感器对H2O2的安培响应在8.0 μmol L−1至3.0 mmol L−1范围内呈良好线性，相关系数为0.999，检出限为2.0 μmol L−1（S/N=3），表观米氏常数为0.4 mmol L−1。传感器具有响应快、重现性好、选择性高和长期稳定性优良等特点，可用于植物叶片提取液中H2O2的检测。
英文摘要
A novel disposable third-generation hydrogen peroxide (H(2)O(2)) biosensor based on horseradish peroxidase (HRP) immobilized on the gold nanoparticles (AuNPs) electrodeposited indium tin oxide (ITO) electrode is investigated. The AuNPs deposited on ITO electrode were characterized by UV-vis, SEM, and electrochemical methods. The AuNPs attached on the ITO electrode surface with quasi-spherical shape and the average size of diameters was about 25 nm with a quite symmetric distribution. The direct electron chemistry of HRP was realized, and the biosensor exhibited excellent performances for the reduction of H(2)O(2). The amperometric response to H(2)O(2) shows a linear relation in the range from 8.0 micromol L(-1) to 3.0 mmol L(-1) and a detection limit of 2 micromol L(-1) (S/N=3). The K(M)(app) value of HRP immobilized on the electrode surface was found to be 0.4 mmol L(-1). The biosensor indicates excellent reproducibility, high selectivity and long-term stability.