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：10 mM PBS（pH 7.2）缓冲液，文中未报告实际生物样品加标回收。
检测原理
该传感器为第三代电化学生物传感器。纳米金字塔金（Au-NP）通过一步电沉积构建于金电极表面，其高比表面积和快速电子转移特性使 Mb 的血红素中心与电极之间发生直接可逆电子转移，无需介体。Mb 在 0.21 V（vs. Ag/AgCl）附近具有正氧化还原电位，在 50 mV 施加电位下，H2O2 接近 Mb 活性位点并被催化还原为水，同时 Mb 的氧化态被电极再还原，形成阴极催化电流。H2O2 浓度升高时，催化还原速率增加，稳态电流随之增大；在 1 μM–1.4 mM 内呈线性，高浓度出现 Michaelis–Menten 平台。纳米金字塔结构降低电荷转移电阻、提高 ks，从而增强灵敏度与选择性。
检测灵敏度
LOD: 0.5 μM at 3σ；线性范围: 1 μM–1.4 mM；灵敏度: 33 μA/(cm2 mM)；R^2 = 0.999 (n = 10)
效应效果
在 0.05 V 下，抗坏血酸（AA）、尿酸（UA）、多巴胺（DA）、DOPAC、葡萄糖、L-半胱氨酸、NO2−、NO3− 和 SO3^2− 等常见干扰物响应均小于 1%，选择性高。传感器 100 次连续循环扫描后响应仅下降 5%；4°C 保存至少 2 周电流稳定；10 个同法制备电极的 RSD 不超过 5%。表观 Michaelis–Menten 常数 KappM 为 0.27 mM，低于 Hb/nano-Au/l-cys/nano-Au/nano-Pt-CHIT 和 Hb/Au-ZrP/chitosan/GCE 等体系，表明 Mb 保持较高生物活性与底物亲和力。线性范围宽于 Mb–金纳米粒子体系，响应时间小于 8 s。文中未报告实际生物样品加标回收，但作者认为其适合生物体系中 H2O2 的连续在线监测。
传感器的构成
- 工作电极基底：金电极（Au electrode，1.6 mm，Bioanalytical Systems Inc.），经砂纸、氧化铝抛光和电化学抛光，作为电子换能器。
- 纳米金字塔金修饰层：纳米金字塔金（Au-NP），由 0.1 M HClO4 含 40 mM HAuCl4 在 −0.08 V vs. Ag/AgCl 电沉积 2 min 制备，增强电子转移并提供生物相容界面。
- 识别/催化元件：马血红蛋白（myoglobin, Mb，horse heart，MW 17,800），以 0.1 mM Mb 于 10 mM PBS（pH 7.2）中 4°C 浸渍过夜固定，实现直接电子转移并电催化 H2O2 还原。
- 信号标记物：无外加介体或标记物，Mb 自身血红素（heme）中心直接参与电子转移与 H2O2 催化。
- 工作介质：10 mM PBS（pH 7.2），维持 Mb 活性与离子传导；实验前用高纯氮气除氧。
中文摘要
本文首次通过一步电沉积制备的纳米金字塔金表面实现了肌红蛋白（Mb）的直接可逆电子转移。该纳米结构金电极上 Mb 的氧化还原形式电位为 0.21±0.01 V（vs. Ag/AgCl），表观异相电子转移速率常数 ks 为 1.6±0.2 s−1。电化学结果表明，Mb 稳定限制在纳米金字塔金表面，并保持对过氧化氢（H2O2）的电催化活性。促进的电子转移与 Mb 固有催化活性共同构建了用于 H2O2 的第三代生物传感器。纳米结构金电极上 Mb 的正氧化还原电位为高选择性测定 H2O2 提供了基础。此外，该传感器响应迅速、线性范围宽、灵敏度高，动态检测线性范围为 1 μM–1.4 mM，检出限为 0.5 μM（3σ）。优异的分析性能以及金纳米结构的生物相容性，使其有望用于生物体系中 H2O2 的连续在线检测。
英文摘要
Direct and reversible electron transfer of myoglobin (Mb), for the first time, is achieved at nanopyramidal gold surface, which was fabricated by one-step electrodeposition, with redox formal potential of 0.21+/-0.01 V (vs. Ag/AgCl) and an apparent heterogeneous electron-transfer rate constant (k(s)) of 1.6+/-0.2 s(-1). Electrochemical investigation indicates that Mb is stably confined on the nanopyramidal gold surface and maintains electrocatalytic activity toward hydrogen peroxide (H(2)O(2)). The facilitated electron transfer combined with the intrinsic catalytical activity of Mb substantially construct the third-generation biosensor for H(2)O(2). The positive redox potential of Mb at the nanostructured gold electrode gives a strong basis for determination of H(2)O(2) with high selectivity. Besides this advantage, the present biosensor also exhibits quick response time, broad linear range, and good sensitivity. The dynamic detection linear range is from 1 microM to 1.4 mM with a detection limit of 0.5 microM at 3sigma. The striking analytical performance of the present biosensor, as well as the biocompatibility of gold nanostructures provided a potential for continuous, on-line detection of H(2)O(2) in the biological system.