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
草甘膦（Glyphosate）；样品基质：草甘膦标准溶液（PBS 缓冲液）
检测原理
传感器以 HRP 为生物识别/催化元件，PDMA-PSS 导电聚合物膜作为电子转移介质。HRP 催化 H2O2 还原：HRPFe(III)+H2O2 生成 Compound I 和 H2O，Compound I 再从电极经 PDMA-PSS 获得电子和质子还原为 HRPFe(III)，产生阴极电流。草甘膦作为非竞争性抑制剂与 HRP 及 Compound I 结合，可能通过氨基与 HRP 肽键 C=O 配位，改变酶微结构，阻碍血红素卟啉环中 Fe(III) 的电子转移，降低 H2O2 电催化还原电流。固定 H2O2 浓度下，电流下降程度（抑制率）随草甘膦浓度增加而增大，据此定量。
检测灵敏度
LOD: 1.70 μg L−1；线性范围: 0.25–14.0 µg L−1
效应效果
该传感器在 PBS（pH 6.10）中用于草甘膦标准溶液检测。FTIR 和 UV-Vis 表明 HRP 固定化后未变性并保留 H2O2 电催化活性。草甘膦为可逆非竞争性抑制剂，同一传感器可连续完成 5 次测量，PBS 冲洗后酶活性可恢复。传感器间重现性良好，3 个不同时间制备的 HRP 传感器对 6.0 µg/L 草甘膦响应 RSD 为 5.0%。14.0 µg/L 草甘膦使固定化 HRP 活性抑制约 68±2.5%，IC50 约 10.0 µg/L。有/无草甘膦时表观 Km 分别为 7.73 µM 和 7.95 µM，Imax 为 3.29 µA 和 4.96 µA，表明对 H2O2 亲和力高且抑制降低最大电流。作者认为 1.70 µg/L 检出限可满足实际样品检测需求，但尚未报告实际样品回收率、选择性或与其他方法对比。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：金电极（Au），作为工作电极和电子换能器。
- 导电聚合物修饰层：聚(2,5-二甲氧基苯胺)（PDMA）掺杂聚(4-苯乙烯磺酸)（PSS）复合膜，电化学沉积，提供导电通道并促进 HRP 电子转移。
- 识别元件：辣根过氧化物酶（HRP），静电固定于 PDMA-PSS 膜，作为生物识别/催化元件，其活性受草甘膦抑制。
- 底物/信号触发物：过氧化氢（H2O2），与 HRP 发生电催化还原反应，产生阴极电流。
- 缓冲介质：磷酸盐缓冲液（PBS，pH 6.10），维持酶活性与电化学测量环境。
- 检测系统：BAS 100B 电化学分析仪及三电极体系（Au 工作电极、Pt 辅助电极、Ag/AgCl 参比电极），用于循环伏安和安培信号读出。
中文摘要
本文报道了一种基于辣根过氧化物酶（HRP）的电化学生物传感器，用于新型检测草甘膦除草剂。传感器通过在金电极表面电化学沉积掺杂聚(4-苯乙烯磺酸)（PSS）的聚(2,5-二甲氧基苯胺)（PDMA）复合膜，随后通过静电作用将 HRP 固定于 PDMA-PSS 膜上制备。傅里叶变换红外光谱（FTIR）和紫外-可见光谱（UV-Vis）结果表明，HRP 在固定化过程中未发生明显变性，仍保留生物电催化活性。传感原理基于测定固定化 HRP 对过氧化氢（H2O2）的阴极电流响应，并在草甘膦标准溶液孵育前后进行比较；草甘膦抑制 HRP 活性，使其对 H2O2 的电催化还原响应降低。该传感器在 0.25–14.0 µg/L 范围内检测草甘膦，检出限为 1.70 µg/L。有/无草甘膦时 HRP/PDMA-PSS 生物传感器的表观 Michaelis-Menten 常数分别为 7.73 µM 和 7.95 µM。
英文摘要
This paper describes the use of horseradish peroxidase (HRP) based biosensor for novel detection of glyphosate herbicide. The biosensor was prepared by electrochemically depositing poly(2,5-dimethoxyaniline) (PDMA) doped with poly(4-styrenesulfonic acid) (PSS) onto the surface of a gold electrode followed by electrostatic attachment of the enzyme HRP onto the PDMA-PSS composite film. Fourier transform infrared (FTIR) and UV-Vis spectrometry inferred that HRP was not denatured during its immobilization on PDMA-PSS composite film. The biosensing principle was based on the determination of the cathodic responses of the immobilized HRP to H(2)O(2), before and after incubation in glyphosate standard solutions. Glyphosate inhibited the activity of HRP causing a decrease in its response to H(2)O(2). The determination of glyphosate was achieved in the range of 0.25-14.0 microg L(-1) with a detection limit of 1.70 microg L(-1). The apparent Michaelis-Menten constant (calculated for the HRP/PDMA-PSS biosensor in the presence and absence of glyphosate was found to be 7.73 microM and 7.95 microM respectively.