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（H2O2），样品基质：0.05 M 磷酸盐缓冲液（PBS，pH 7.0）
检测原理
该传感器利用 CeO2-NCs 与壳聚糖复合膜将 HRP 固定于玻璃碳电极表面。CeO2-NCs 提供有利于电子传递的界面，使 HRP 血红素中心的 Fe(III)/Fe(II) 与电极发生直接电子转移，无需外加电子媒介体。当 H2O2 进入膜层并与 HRP 作用时，HRP 催化 H2O2 还原，使氧化态 HRP-Fe(III) 被还原，循环伏安中还原峰电流随 H2O2 浓度增加而增大，氧化峰相应减弱。电催化电流 icat 与 H2O2 浓度在 1–150 μM 范围内呈线性关系，高浓度下出现 Michaelis–Menten 饱和。信号通过电化学工作站以电流形式读出。
检测灵敏度
LOD: 0.26 μM (S/N=3)；线性范围: 1–150 μM；相关系数: 0.994
效应效果
该传感器在 0.05 M PBS 中对 H2O2 的电催化电流在 1–150 μM 内线性，线性范围高于 107 μM 和 73 μM 的相关报道；检出限 0.26 μM 低于 0.5、1.7、12.89 和 9.0 μM 等报道值。表观 Michaelis 常数 Km 为 7.4×10^-5 M，较小，表明固定化 HRP 对 H2O2 具有较高亲和力和催化性能。稳定性方面，循环伏安扫描 50 圈后峰电流仅下降 8.18%；在含 150 μM H2O2 的 PBS 中连续 8 次循环，峰电流相对标准偏差为 9.05%；三个电极间差异为 11.23%。UV-vis 和 FTIR 表明 HRP 二级结构基本保持。原文未报道选择性、抗干扰及实际样品回收率。
传感器的构成
- 基底电极：玻璃碳电极（GCE），抛光清洗后作为工作电极与电子传递基底。
- 纳米修饰层：CeO2 纳米立方（CeO2-NCs），水热法制备，促进 HRP 与 GCE 间直接电子转移。
- 固定基质：壳聚糖（Chit），与 CeO2-NCs 形成复合膜，增强膜附着力并防止 HRP 泄漏。
- 识别/催化元件：辣根过氧化物酶（HRP），固定于 CeO2-NCs/Chit 膜中，催化 H2O2 还原。
- 检测介质：0.05 M 磷酸盐缓冲液（PBS，pH 7.0），作为支持电解质。
中文摘要
本文报道了一种基于二氧化铈纳米立方（CeO2-NCs）和壳聚糖（Chit）的辣根过氧化物酶（HRP）第三代电化学生物传感器。作者采用水热法合成了单晶、形貌均一且尺寸可控的 CeO2-NCs，并将 HRP 固定于 CeO2-NCs 与壳聚糖复合膜修饰的玻璃碳电极（HRP/CeO2/Chit/GCE）上。与仅用壳聚糖固定的 HRP/Chit/GCE 相比，HRP/CeO2/Chit/GCE 在相对于 Ag/AgCl 电极 -0.348 V 处呈现更明显的可逆氧化还原峰，表明 CeO2-NCs 显著促进了 HRP 与玻璃碳电极之间的直接电子转移。固定化 HRP 对过氧化氢（H2O2）还原表现出直接电化学行为。该传感器对 H2O2 的线性范围为 1–150 μM，在信噪比为 3 时检出限为 0.26 μM。研究还考察了传感器的稳定性和重现性，并通过紫外-可见光谱和傅里叶变换红外光谱证明复合膜中 HRP 保持了生物活性。
英文摘要
A new horseradish peroxidase (HRP) third-generation electrochemical biosensor based on ceria nanocubes (CeO(2)-NCs) and chitosan (Chit) was developed. The single-crystalline, uniform and size-controlled CeO(2)-NCs have been synthesized by hydrothermal method. HRP was immobilized in CeO(2)-NCs and Chit film on the glass carbon electrode (HRP/CeO(2)/Chit/GCE). Compared with HRP-chitosan modified electrode (HRP/Chit/GCE), HRP/CeO(2)/Chit/GCE exhibited a pair of more obvious redox peaks at -0.348 V (versus Ag/AgCl). Experimental results indicate CeO(2)-NCs greatly promoted the electron transfer between HRP and GCE. The immobilized HRP exhibited direct electrochemical behavior toward the reduction of hydrogen peroxide (H(2)O(2)). The resulting biosensor showed a linear range of 1-150 microM and a detection limit of 0.26 microM estimated at a signal-to-noise ratio of 3. Stability and reproducibility of the biosensor were also studied. The biological activity of HRP immobilizing in the composite film was characterized by UV-vis and FTIR spectra.