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），样品基质为消毒剂样品（经磷酸盐缓冲液稀释）
检测原理
该传感器以 Hb 作为识别与催化元件。SA 非共价包覆 MWCNTs 形成复合膜，使 Hb 保持天然构象并促进血红素铁与玻璃碳电极之间的直接电子转移。在 pH 7.0 磷酸盐缓冲液中，于 −0.40 V 施加电位时，Hb–FeIII 可被电化学还原为 Hb–FeII；加入 H2O2 后，H2O2 将 Hb–FeII 氧化为 Hb–FeIII，自身在电极表面被还原，形成 Hb–FeII/FeIII 催化循环。H2O2 浓度越高，单位时间内催化还原产生的电子流越大，阴极电流随之增大。40–200 μM 内呈线性，高浓度时出现 Michaelis–Menten 平台，表观 Michaelis 常数为 0.533 mM。
检测灵敏度
LOD: 16.41 × 10−6 M（S/N = 3）；线性范围: 40–200 μM；灵敏度斜率: 15.87 nA/μM；R = 0.995
效应效果
该传感器响应较快，每次加入 H2O2 后 10 s 内电流达到稳定值。在 50 μM H2O2 中连续五次测定相对标准偏差约为 2.48%；4 ℃磷酸盐缓冲液中保存 3 周后仍保留初始响应的 90% 以上。实际消毒剂样品经稀释后测定，结果分别为 0.65±0.099、0.92±0.054、0.71±0.073 mol/L，与高锰酸钾滴定法 0.635、0.925、0.726 mol/L 一致，两法相对偏差在 −2.20% 至 2.34% 之间。文中未给出选择性/抗干扰数据。作者认为该传感器可用于消毒剂中 H2O2 的可靠检测。
传感器的构成
- 基底/工作电极：玻璃碳电极（GC），抛光清洗后作为导电基底
- 纳米材料修饰层：多壁碳纳米管（MWCNTs）与藻酸钠（SA）复合膜，SA 非共价功能化 MWCNTs，提高分散性与生物相容性
- 识别/催化元件：血红蛋白（Hb），共组装于 SA–MWCNTs 膜中，保留天然结构并实现直接电子转移与 H2O2 电催化
中文摘要
本研究报道了藻酸钠（SA）非共价功能化多壁碳纳米管（MWCNTs）复合膜上血红蛋白（Hb）的生物电化学行为。作者以玻璃碳电极为基底，将 SA 与 MWCNTs 通过疏水作用复合并涂覆成膜，再浸入 Hb 溶液共组装固定。FT-IR 和 UV–vis 结果表明，复合膜中的 Hb 基本保留天然二级结构和血红素构象；循环伏安法显示 Hb 与电极之间实现直接电子转移，表观异相电子转移速率常数为 (9.54±0.883) s−1。该修饰电极对过氧化氢（H2O2）还原具有优异电催化活性，在 pH 7.0 磷酸盐缓冲液中，安培响应在 40–200 μM 范围内与 H2O2 浓度呈线性，检出限为 16.41×10−6 M（S/N=3），并表现出良好长期稳定性。作者进一步将该方法用于消毒剂样品中 H2O2 浓度的测定，结果与高锰酸钾滴定法一致。
英文摘要
This study described the bioelectrochemistry of hemoglobin (Hb) at multiwall carbon nanotubes (MWCNTs) noncovalently functionalized with biopolymers of sodium alginate (SA). The characteristics of Hb/SA-MWCNTs composite film were studied by using FT-IR spectroscopy, UV-vis spectroscopy and electrochemical methods. Hb immobilized on SA-MWCNTs composite film retained its native secondary structure, achieved direct electron transfer with the apparent heterogeneous electron transfer rate constant (k(s)) of (9.54+/-0.883) s(-1) and showed excellent bioelectrocatalytic activity to the reduction of hydrogen peroxide. The amperometric response of the biosensor varied linearly with the H(2)O(2) concentration ranging from 40 to 200 microM, with a detection limit of 16.41x10(-6) M (S/N=3) and the good long-term stability. Finally, we applied this proposed method to investigate the concentration of hydrogen peroxide in real samples.