组成图示
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传感器类型
全细胞生物传感器
检测对象
2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D）；样品基质：除草剂样品（herbicide sample）
检测原理
适应后的铜绿假单胞菌全细胞被明胶/戊二醛固定于Clark溶氧电极或SPG工作电极表面。当样品中的2,4-D进入细胞后，作为可代谢底物参与细菌有氧呼吸，经细胞内酶促代谢消耗溶解氧。2,4-D浓度越高，单位时间内耗氧速率越大，导致电极附近溶解氧下降。Clark电极通过氧还原电流或溶氧仪直接读出溶解氧变化；SPG在-0.7 V下进行计时安培测量，检测氧还原电流。稳态下电流或溶氧变化与2,4-D浓度呈线性关系，从而实现安培检测。
检测灵敏度
Type I: 线性范围: 10–60 mM；方程: y = 0.0028x + 0.087（y: mg/L, x: mM）；R^2 = 0.9847；S.D = 1.756 mM；C.V = 3.96%。Type II: 线性范围: 20–80 mM；方程: y = 0.0042x + 0.061（y: mA, x: mM）；R^2 = 0.9938；S.D = 1.1 mM；C.V = 3.6%。
效应效果
两种传感器在pH 7.0、30°C下工作，Type I响应时间约10 min，Type II约200 s。30°C连续工作5 h后，Type I损失约10%初始活性，Type II保留74%活性。重复性方面，6次测量Type I S.D为1.756 mM、C.V为3.96%，Type II S.D为1.1 mM、C.V为3.6%。底物特异性实验显示传感器对苯酚、2-氯酚、4-硝基酚、葡萄糖、乙醇和甲醇也有响应，选择性有限。真实除草剂样品加标测定中，Type I对33 mM和43 mM分别测得34±1.8 mM和45±1.9 mM；Type II对30 mM和40 mM分别测得31.5±1.1 mM和40±0.6 mM。作者认为该全细胞传感器制备简单、成本低，适合2,4-D常规监测。
传感器的构成
- 基底/换能器：丝网印刷石墨电极（SPG）或 Clark 溶氧电极，作为电化学/溶氧信号换能器
- 电极印刷层：PVC 基底、碳墨水工作电极、Ag/Pd 导电路径和 Ag/AgCl 参比电极，构成 SPG 电极体系
- 生物识别层：经 2,4-D 适应的铜绿假单胞菌（Pseudomonas putida DSM 50026）全细胞，代谢 2,4-D 并消耗氧气
- 固定载体层：明胶（gelatin）与菌体混合，提供固定基质并保护细胞
- 交联固定层：2.5% 戊二醛（glutaraldehyde）交联明胶-菌体层，提高固定稳定性
中文摘要
本文报道了基于铜绿假单胞菌（Pseudomonas putida）全细胞的安培生物传感器，用于检测2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D）。首先通过逐步增加2,4-D并降低葡萄糖浓度对菌株进行诱导适应，使其获得对2,4-D的代谢能力。随后将适应后的菌体与明胶混合，并用戊二醛交联固定于两种换能器表面：Clark溶氧电极和丝网印刷石墨电极（SPG）。传感器通过监测细菌代谢2,4-D过程中的溶解氧消耗变化实现安培检测。研究优化了工作pH、温度及稳定性，考察了不同酚类化合物和常见干扰物的底物特异性，比较了两种电极系统的重复性、标准偏差和变异系数。最后将传感器应用于真实除草剂样品中2,4-D的测定，结果表明该全细胞生物传感器制备简单、成本低廉，可用于2,4-D的常规监测。
英文摘要
Amperometric biosensors using Pseudomonas putida cells as a bioelement were developed for 2,4-dichloro phenoxy acetic acid (2,4-D). After the adaptation process of Pseudomonas putida to 2,4-D, cells were immobilized onto the screen printed graphite electrodes (SPG) as well as Clark oxygen probe by gelatin and glutaraldehyde. Optimum pH, temperature, and stability of the biosensor were investigated. Substrate specificities for various phenolic compounds were also searched. In repeatability studies, variation coefficients and standard deviations for both type of systems were calculated; SPG and Clark electrodes were calculated and results are given as a comparison of two systems. Finally, the biosensors were applied to 2,4-D determination in a real herbicide sample.