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
亚硝酸盐（nitrite, NO2−/NaNO2），样品基质为0.1 M pH 7.0磷酸盐缓冲液（PBS）
检测原理
该传感器以固定化细胞色素c（Cyt c）为生物催化元件。在0.9 V施加电位下，Cyt c先由Fe2+氧化为Fe3+，再进一步氧化生成高反应性Cyt c阳离子[Fe4+–Cyt c]•。该阳离子与溶液中的NO2−发生催化氧化反应：NO2−+H2O→NO3−+2H+，同时Cyt c阳离子被还原再生，形成电子循环。电极电子经MWNT–PAMAM–Chit纳米复合材料快速传递至Cyt c，使氧化电流随NO2−浓度增加而增大。MWNT提供导电通道，PAMAM和壳聚糖提供三维固定空间，GA实现共价固定，从而提高Cyt c负载量并降低电子传递阻力，实现低检出限。
检测灵敏度
LOD: 0.01 μM；线性范围: 0.1–29 μM（r = 0.996）、29–254 μM（r = 0.997）
效应效果
响应约5 s，0.1 mM NaNO2峰电流约为裸GCE的20倍，ks=2.4 s−1，高于首个Cyt c传感器（1.39 s−1）。100倍多种离子及50倍多巴胺、L-色氨酸无明显干扰。7个电极峰电流标准偏差4.6%，连续扫描50圈稳定；4 ℃ PBS保存30天后保留约90%灵敏度。LOD 0.01 μM低于首个Cyt c传感器（0.5 μM）、MnO2/QPOE（0.36 μM）、Hb/HS–CdS（0.08 μM）和Mb–ZnO（4 μM），可用于亚硝酸盐监测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻璃碳电极（GCE），抛光清洗后作为工作电极，提供电子传导与信号读出界面。
- 纳米复合材料修饰层：多壁碳纳米管–聚酰胺胺–壳聚糖（MWNT–PAMAM–Chit）纳米复合材料，由MWNT、G4 PAMAM和壳聚糖（Chit）分散滴涂形成，提供三维固定平台并促进电子传递。
- 偶联交联层：戊二醛（GA），涂覆于MWNT–PAMAM–Chit/GCE表面，与PAMAM氨基及Cyt c赖氨酸残基反应，实现Cyt c共价固定。
- 生物催化识别元件：细胞色素c（Cyt c），固定于GA/MWNT–PAMAM–Chit/GCE，保留天然构象，催化氧化亚硝酸盐。
- 催化氧化信号元件：高反应性Cyt c阳离子（[Fe4+–Cyt c]•），由Cyt c在>0.7 V进一步氧化生成，将NO2−氧化为NO3−，产生安培电流。
- 电化学检测系统：饱和甘汞电极（SCE）作参比电极、铂丝作辅助电极，与GCE工作电极组成三电极体系，进行循环伏安和安培检测。
中文摘要
本研究将细胞色素c（Cyt c）固定于多壁碳纳米管–聚酰胺胺–壳聚糖（MWNT–PAMAM–Chit）纳米复合材料修饰的玻璃碳电极（GCE）上，制备了一种新型亚硝酸盐生物传感器。利用紫外–可见吸收光谱、循环伏安法和电化学阻抗谱考察了固定化Cyt c的天然构象、生物活性以及修饰电极的电化学性质。结果表明，固定化Cyt c保留了天然特征，MWNT–PAMAM–Chit纳米复合材料既是良好的蛋白固定平台，又能显著促进Cyt c与电极间的电子传递。在较高电位（>0.7 V）下，Cyt c进一步氧化生成高反应性Cyt c阳离子，可将溶液中的NO2−氧化为NO3−。该传感器对亚硝酸盐响应迅速（约5 s），在0.1–29 μM和29–254 μM两个浓度区间内呈良好线性，检出限低至0.01 μM。
英文摘要
A novel nitrite biosensor was successfully prepared via immobilizing Cytochrome c (Cyt c) onto the multi-walled carbon nanotubes-poly(amidoamine) (PAMAM)-chitosan (MWNT-PAMAM-Chit) nanocomposite modified glass carbon electrode (GCE). Ultraviolet and visible (UV-vis) absorption spectrum, cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) were used to examine the native conformation and bioactivity of the immobilized Cyt c, and the electrochemical properties of the modified electrodes, respectively. The results indicate that the immobilized Cyt c retained its native characters, and the MWNT-PAMAM-Chit nanocomposite is a good platform for the immobilization of Cyt c as well as an excellent promoter for the electron transfer between Cyt c and electrode. The high reactive Cyt c pi-cation, which can oxidize NO(2)(-) into NO(3)(-) in the solution, is generated at higher potential (>0.7 V) based on the further oxidation of Cyt c. The nitrite biosensor showed a fast response to nitrite (about 5 s) in two concentration intervals, one was from 0.1 to 29 microM, and the other from 29 to 254 microM. The low detection limit of 0.01 microM was obtained.