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
对氧磷（paraoxon, POX）；样品基质：PBS缓冲液/去离子水（实验室溶液，实际样品未报道）
检测原理
传感器以 ChOx 为识别元件。在酶饱和浓度氯化胆碱存在下，ChOx 催化胆碱氧化生成 H2O2；PB 修饰层作为人工过氧化物酶/电子介体，在 -50 mV 下促进 H2O2 还原，产生稳定阴极电流。加入 POX 后，POX 以非竞争性方式抑制 ChOx 活性，使 H2O2 生成速率下降，PB 介导的还原电流随之降低。孵育 5 min 后，以电流相对下降率 I%=(I0-I)/I0 表征 POX 浓度。由于底物饱和可最大化酶-底物复合物形成，增强非竞争性抑制响应；PB 将工作电位降至 -50 mV，减少干扰。POX 浓度越高，电流下降越大，在 0.1–1 μM 内线性。
检测灵敏度
LOD: 0.1 μM；线性范围: 0.1–1 μM；灵敏度: 32% per μM；R^2 = 0.991；标准偏差: 2% (N=3)
效应效果
该传感器对 POX 具有较好选择性：1 μM chlorpyrifos、diazinon、atrazine、decis、pyrimicarb 无干扰；1 μM ethyl parathion (EPA) 产生弱响应，POX/EPA 响应斜率比为 16；0.3 mg/L Cu2+、Pb2+、Cd2+ 无干扰。重现性方面，同一电极 RSD 为 2%，电极间 RSD 不超过 5%。4 °C PBS 中保存 30 d，对 0.9 mM choline 的响应平均仅下降 10%。与双酶 AChE/ChOx 传感器相比，孵育时间缩短至 5 min，工作电位降至 -50 mV，且无需 AChE 和合成底物 ATCh，成本更低、操作更简单。未报道实际样品加标回收率，作者认为该单酶传感器适合有机磷农药残留快速检测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：丝网印刷电极（SPE），PVC 基底，石墨工作电极、银伪参比电极和石墨对电极，提供电化学测量平台
- 介体修饰层：普鲁士蓝（PB）层，由 K3[Fe(CN)6] 与 FeCl3 原位生成，作为 H2O2 还原电子介体，降低工作电位
- 固定化/封闭层：Nafion 与 BSA 混合层，戊二醛交联，甘氨酸封闭游离醛基，用于固定 ChOx 并提高稳定性
- 识别元件：胆碱氧化酶（ChOx），固定于 Nafion/BSA 层中，催化胆碱氧化生成 H2O2，并被 POX 抑制
- 底物/信号产物：氯化胆碱（choline chloride）作为底物，ChOx 催化生成 H2O2；H2O2 被 PB 介导还原产生阴极电流
- 检测介质：磷酸盐缓冲液（PBS，50 mM，含 0.1 M KCl，pH 7.0），维持酶活性和离子强度
中文摘要
本文报道了一种用于特异性检测对氧磷（paraoxon, POX）的简单单酶生物传感器。该传感器以胆碱氧化酶（ChOx）作为新型识别元件，利用对氧磷对 ChOx 的抑制作用实现检测；同时采用普鲁士蓝（PB）作为电子介体修饰丝网印刷电极，避免使用氧或过氧化氢传感器作为内部换能器。检测基于 PB 化学修饰的丝网印刷电极与 ChOx 偶联，在相对于内置银伪参比电极 -50 mV 电位下，通过安培法测定 ChOx 催化胆碱氧化产生的 H2O2。当加入 POX 后，ChOx 活性被抑制，H2O2 生成减少，阴极电流下降，电流降低程度用于评价 POX 浓度。实验优化了酶用量、底物浓度和孵育时间等参数。在 5 min 孵育条件下，传感器对 POX 的响应在 0.1–1 μM 范围内线性，检出限为 0.1 μM。该传感器具有操作简便、成本低、选择性较好和孵育时间短等优点，可用于有机磷农药残留检测。
英文摘要
A simple mono-enzyme biosensor has been developed for specific determination of paraoxon (POX). In this biosensor, choline oxidase (ChOx) was introduced and used as a new recognition element. Besides, by application of Prussian blue (PB), as an electron mediator, the necessity of applying oxygen or hydrogen peroxide sensor, as the internal transducer, was abated. The method was based on PB chemically modified screen-printed electrode coupled with ChOx for detection of POX as inhibitor. The concentration of H(2)O(2) produced by ChOx was electrochemically determined by the PB modified electrode at -50 mV versus the internal screen-printed Ag pseudo-reference electrode. The decrease in current caused by the addition of inhibitor was used for evaluation of POX concentration. The experimental parameters such as the quantity of enzyme, substrate concentration and incubation time were optimized for ChOx inhibition. At the incubation time of 5 min, the biosensor response was linear from 0.1 to 1 microM of POX with a detection limit of 0.1 microM.