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
乙酰胆碱（acetylcholine, ACh）；样品基质：100 mM NaOH 溶液
检测原理
在100 mM NaOH碱性介质中，铜基电极表面Cu(II)在阳极边缘被氧化为Cu(III)活性物种（如CuOOH或CuOO•H）。ACh到达电极界面后，与Cu(III)发生化学氧化还原介导的电子转移而被氧化，电子经铜纳米颗粒传递至电极，产生阳极电流。铜纳米颗粒具有高比表面、缺陷位点和更优电子/质量传输，使ACh氧化起始电位负移、电流增大；n-CPE可分辨约620 mV和750 mV两个重叠阳极峰，m-CPE仅约700 mV一个峰。固定电位640 mV安培检测时，ACh浓度升高使氧化电流增大，响应快速且成比例。该传感器无酶、无外源标记，放大主要来自铜纳米颗粒电催化。
检测灵敏度
LOD: 3.9×10^-5（原文未注明单位）；LOQ: 1.3×10^-4（原文未注明单位）
效应效果
论文未报告重现性（RSD）、长期稳定性、实际样品加标回收率或与ELISA、HPLC、qPCR等方法的定量对比。n-CPE相比m-CPE在更低电位产生更高电流，ACh氧化出现约620 mV和750 mV两个重叠阳极峰，m-CPE为约700 mV单一阳极峰；氨基酸在n-CPE上氧化速率更高且电位更低，提示对含氨基底物有较强电催化响应，但未给出选择性或抗干扰定量数据。安培响应快速且与ACh浓度成比例，n-CPE灵敏度最高；LOD为3.9×10^-5，LOQ为1.3×10^-4（原文未注明单位）。作者认为该无酶碳糊电极可用于ACh的简单、灵敏检测，具有神经递质分析应用价值。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：碳糊电极（CPE），由碳粉（carbon powder）构成导电传感基底
- 纳米材料修饰层：铜纳米颗粒（Cu NPs，平均粒径约80 nm），提供电催化活性位点并降低ACh氧化过电位
- 对照修饰层：铜微粒（Cu MPs，粒径<63 µm），用于制备m-CPE并与n-CPE比较
- 识别元件：无特异性生物识别元件（无酶/无抗体/适配体），依赖铜基电极对ACh的电催化氧化
- 信号标记物：无外源标记物，ACh氧化直接产生安培电流
- 电解液介质：100 mM NaOH，提供碱性环境并促进Cu(II)/Cu(III)活性物种生成
- 参比电极：Ag/AgCl，用于三电极体系电位控制
- 对电极：Pt，用于完成电流回路
中文摘要
本文研究了铜微粒修饰碳糊电极（m-CPE）和铜纳米颗粒修饰碳糊电极（n-CPE）上乙酰胆碱（ACh）的电催化氧化行为。在100 mM NaOH介质中，未修饰碳糊电极对ACh的氧化信号很弱；m-CPE循环伏安曲线出现一个约700 mV的阳极峰，而n-CPE出现约620 mV和750 mV两个重叠阳极峰，且起始电位负移、电流增大。作者据此构建了无酶安培生物传感器，并发展了ACh的简单测定方法。结果表明，铜纳米颗粒通过形成Cu(II)/Cu(III)活性物种介导ACh氧化，具有更高电催化效率，使传感器对ACh表现出快速、成比例且灵敏度更高的响应。
英文摘要
The electrocatalytic oxidation of acetylcholine (Ach) on copper microparticles modified carbon paste electrode (m-CPE) and copper nanoparticles-modified carbon paste electrode (n-CPE) was investigated. In the voltammogram recorded using m-CPE, a single anodic peak related to the oxidation of ACh was observed. Using n-CPE, however, two overlapped anodic peaks were observed. The amino acids oxidized on n-CPE at higher rates at lower potentials compared to m-CPE. A nonenzymatic amperometric biosensor was constructed and a simple analysis procedure was developed for the determination of ACh.