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
甲基对硫磷（methyl parathion, MP）；样品基质：PBS 标准溶液（文中未明确实际食品或水样基质）
检测原理
该传感器基于 AChE 对有机磷农药的抑制型检测。AChE 固定于 AuNPs–PPy NWs 三维网络中，ATCl 在 AChE 催化下水解生成电活性硫胆碱；AuNPs 降低硫胆碱氧化过电位并催化其氧化，PPy NWs 提供电子传导通道，使氧化峰电流增强。当 MP 存在时，其不可逆结合 AChE 活性位点，抑制酶活性，减少硫胆碱生成，CV 氧化峰电流下降。以无 MP 对照电流与实验电流计算抑制率，抑制率随 MP 浓度增加而增大，从而实现定量检测。
检测灵敏度
LOD: 2 ng mL−1；线性范围: 0.005–0.12 μg mL−1 和 0.5–4.5 μg mL−1；线性方程: inhibition (%) = 11.93c + 381.44 和 inhibition (%) = 62.92c + 6.11；R^2 = 0.9992 和 0.9989
效应效果
该传感器对 MP 的批内 RSD 为 5.0%，批间 RSD 为 8.4%；4 ℃干燥保存 10 天内响应无明显下降，30 天后保留 60% 初始电流。对硝基苯、硝基酚及 PO4^3−、SO4^2−、NO3− 等干扰物无明显抑制。被 MP 抑制的 AChE 经 5.0 mM 碘解磷定处理约 10 min 可恢复 95% 活性，可重复使用。LOD 2 ng/mL 低于碳浆电极 13.2 ng/mL 和汞滴电极 4.8 ng/mL，作者认为可用于有机磷农药快速分析。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻碳电极（GCE），抛光后作为工作电极，提供导电基底与电子转移界面
- 导电聚合物修饰层：聚吡咯纳米线（PPy NWs），电化学沉积于 GCE 表面，形成三维交织多孔网络，提供生物相容微环境和电子传导通道
- 纳米金属修饰层：金纳米粒子（AuNPs），由 HAuCl4 循环伏安电沉积到 PPy NWs 网络中，增强导电性并催化硫胆碱氧化
- 识别元件：乙酰胆碱酯酶（AChE），孵育固定于 Au–PPy 复合膜，催化乙酰硫胆碱（ATCl）水解生成硫胆碱
- 检测底物：乙酰硫胆碱氯化物（ATCl），在 AChE 催化下生成电活性硫胆碱，其氧化电流反映酶活性
- 被测物/抑制元件：甲基对硫磷（methyl parathion, MP），不可逆抑制 AChE，降低硫胆碱生成和氧化电流
- 信号读出：循环伏安（CV）在 CHI 660A 电化学工作站上测量硫胆碱氧化峰电流，并计算抑制率
中文摘要
本文报道了一种用于有机磷农药（OPs）的高灵敏电化学生物传感器。该传感器以乙酰胆碱酯酶（AChE）固定化于金纳米粒子（AuNPs）–聚吡咯纳米线（PPy NWs）复合膜修饰的玻碳电极（GCE）为基础，记为 AChE–Au–PPy/GCE。AuNPs 均匀分布在相互交织的 PPy NWs 基质中，形成三维多孔网络。该网络状纳米复合材料不仅为 AChE 提供生物相容微环境以维持酶活性，而且对提高 OPs 传感性能具有显著协同效应。AuNPs 与 PPy NWs 的组合可显著催化酶促反应生成的硫胆碱产物的氧化，从而提高检测灵敏度。基于 OPs 对 AChE 酶活性的抑制作用，以甲基对硫磷为模型 OP 化合物优化了检测条件。甲基对硫磷的抑制率与其浓度在 0.005–0.12 μg/mL 和 0.5–4.5 μg/mL 范围内呈线性关系，检出限为 2 ng/mL。所制备传感器具有良好重现性和可接受稳定性，为有机磷农药分析提供了有前景的工具。
英文摘要
We developed a simple strategy for designing a highly sensitive electrochemical biosensor for organophosphate pesticides (OPs) based on acetylcholinesterase (AChE) immobilized onto Au nanoparticles-polypyrrole nanowires composite film modifid glassy carbon electrode (labeled as AChE-Au-PPy/GCE). Where, the generated Au nanoparticles (AuNPs) were homogenously distributed onto the interlaced PPy nanowires (PPy NWs) matrix, constructing a three-dimensional porous network. This network-like nanocomposite not only provided a biocompatible microenvironment to keep the bioactivity of AChE, but also exhibited a strong synergetic effect on improving the sensing properties of OPs. The combination of AuNPs and PPyNWs greatly catalyzed the oxidation of the enzymatically generated thiocholine product, thus increasing the detection sensitivity. On the basis of the inhibition of OPs on the enzymatic activity of AChE, the conditions for OPs detection were optimized by using methyl parathion as a model OP compound. The inhibition of methyl parathion was proportional to its concentration ranging from 0.005 to 0.12 and 0.5 to 4.5 microgmL(-1). The detection limit was 2 ngmL(-1). The developed biosensor exhibited good reproducibility and acceptable stability. This study provides a new promise tool for analysis of organophosphate pesticides.