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
对甲酚（p-cresol）、4-氯苯酚（4-chlorophenol）、苯酚（phenol）；样品基质：0.1 M磷酸盐缓冲液（PBS，pH 7）
检测原理
酚类化合物扩散至电极表面，被共价固定的酪氨酸酶催化氧化，生成邻醌类产物；邻醌在BDND工作电极表面发生还原反应，产生与底物浓度成正比的安培还原电流。ZnO纳米棒微阵列提供高比表面积和生物相容微环境，APTES/TEOS氨基功能化层与戊二醛交联实现酶的共价固定，减少酶泄漏并维持活性。BDND电极具有宽电位窗口、低双电层电容和抗污染能力，使邻醌还原峰在−0.12 V附近清晰出现，并在−0.15 V恒电位下获得低背景电流。因此，随着酚类浓度升高，酶催化产生的邻醌增多，电极还原电流线性增大。
检测灵敏度
LOD: 0.1 µM (p-cresol), 0.2 µM (4-chlorophenol), 0.25 µM (phenol)；线性范围: 1–175 µM (p-cresol), 1–150 µM (4-chlorophenol), 1–150 µM (phenol)；灵敏度: 576.2, 339.3, 287.1 µA mmol−1 cm−2；R = 0.999, 0.999, 0.998。
效应效果
该传感器对三种酚类均呈良好线性响应，灵敏度高于文献中其他酪氨酸酶生物传感器，归因于ZnO/BDND生物相容微环境和较高酶负载；检测限略高于部分报道。重现性良好：50 µM对甲酚连续15次测量RSD约2.1%，不同批次电极RSD为3.1%。4 °C干燥储存下，3周后保留约90%初始活性，5周后降至约80%。与光化学法和重氮法相比，BDND电极可重复使用。控制实验显示，非微图案化ZnO阵列无明显电流，裸微图案化ZnO直接吸附酶虽响应高但随扫描次数下降。作者认为可扩展至其他酶和生物活性分子，适用于环境与工业监测。
传感器的构成
- 基底电极：硼掺杂纳米金刚石薄膜（BDND）/n-Si(111)，作为工作电极，提供宽电位窗口、低双电层电容和抗污染。
- 微图案化缓冲层：射频磁控溅射ZnO缓冲层，限定ZnO纳米棒微阵列生长区域并改善成核。
- 纳米修饰层：ZnO纳米棒微阵列（ZnO nanorod microarrays），提供高比表面积、生物相容性和电子传导通道。
- 氨基功能化层：APTES与TEOS共缩合形成的氨基硅烷/二氧化硅层，引入氨基并包覆纳米棒。
- 交联固定层：戊二醛（GA）交联剂，连接氨基与酪氨酸酶，实现共价固定。
- 识别元件：酪氨酸酶（tyrosinase），催化酚类化合物氧化生成邻醌。
中文摘要
本文报道了一种基于硼掺杂纳米金刚石（BDND）薄膜电极上生物功能化氧化锌（ZnO）纳米棒微阵列的新型酪氨酸酶生物传感器。ZnO纳米棒微阵列首先通过低温溶液法沉积在BDND薄膜表面，随后ZnO纳米棒通过3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）与正硅酸乙酯（TEOS）共缩合进行功能化，然后酪氨酸酶通过共价结合固定到氨基修饰的ZnO纳米棒表面。所制备的酪氨酸酶生物传感器用于酚类化合物的检测。酪氨酸酶修饰的BDND电极对对甲酚、4-氯苯酚和苯酚分别给出1–175、1–150和1–150 µM的线性响应范围，灵敏度分别为576.2、339.3和287.1 µA mmol−1 cm−2。低检测限估计为0.1、0.25和0.2 µM（sb/m=3）。因此，生物功能化ZnO纳米棒阵列在生物传感器中固定其他酶和生物活性分子方面具有潜在应用。
英文摘要
A novel tyrosinase biosensor based on biofuncational ZnO nanorod microarrays on the boron-doped nanocrystalline diamond (BDND) substrates was developed. The ZnO nanorod microarrays were firstly deposited on BDND thin film surfaces via a low-temperature solution method, and then ZnO nanorods were functionalized with the mixture of 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES) and tetraethoxysilane (TEOS) by a co-condensation approach, then tyrosinase was immobilized to amino-modification ZnO nanorod surfaces by the covalent binding. As-prepared tyrosinase biosensors were used for the detection of phenolic compounds. The tyrosinase-modified BDND electrode gave a linear response range of 1-175, 1-150 and 1-150 microM and sensitivity of 576.2, 339.3 and 287.1 microA mmol(-1) cm(-2) for p-cresol, 4-chlorophenol and phenol, respectively. The low detection limit was estimated to be 0.1, 0.25 and 0.2 microM (s(b)/m=3), respectively. Therefore, the biofunctional ZnO nanorod arrays have potential applications as platforms to immobilize other enzymes and bioactive molecules in biosensors.