DNAzyme驱动的链置换信号标准化策略增强DNA电路中的信号衰减研究

为解决传统溶解氧(DO)传感器依赖氧渗透膜导致的微型化难题，研究人员开发了基于金-铂双金属叉指电极阵列(IDE)的无膜电化学传感器。通过优化金电极生成H2O2和铂电极检测的协同作用，实现了0-9 ppm范围内1.59 nA/ppm的高灵敏度检测，LOD达0.36 ppm。该技术有效消除了铁、氯等干扰物影响，为水质监测提供了新型便携解决方案。

　　

水体溶解氧监测是评估水质健康的关键指标，但现有技术面临严峻挑战。传统电化学传感器依赖笨重的氧渗透膜，阻碍设备微型化；光学传感器则受限于发光分子的不稳定性。更棘手的是，复杂水体中的铁、氯等干扰物常导致检测失真。Tyndall国家研究所的Ian Seymour团队在《Sensors and Actuators B: Chemical》发表的研究，通过创新性地改造叉指电极阵列(IDE)，为这一领域带来突破。

研究团队采用微加工技术制备1.2 μm间距的金IDE阵列，通过电沉积在单侧电极上构建83 nm铂层。关键创新在于开发了-0.8 V预处理步骤清除铂电极表面氧化物，并利用金电极特异性生成H₂O₂的特性，结合铂电极在0.4 V下的高效氧化能力，实现氧化还原循环放大信号。实验采用人工饮用水(ADW)和真实河水样本，通过循环伏安法(CV)和线性扫描伏安法(LSV)系统评估性能。

3.1. 金与铂电极的氧还原特性比较

研究发现金电极通过两步法将O₂还原为H₂O₂（灵敏度3.2 nA/ppm），而铂电极直接四电子还原为水（灵敏度3.8 nA/ppm）。LSV证实铂对H_{2O2的氧化电流比金高1.5倍，且在0.2-0.7 V宽电位窗口均有效。}

3.2. 氢 peroxide中间体的收集验证

金-金IDE体系展现出44%的H₂O₂收集效率，远超传统旋转环盘电极(RRDE)的15-25%。而铂-铂体系仅4%的效率，证实金更适合作为生成电极。

3.3. 铂修饰电极的优化

SEM/EDX表征显示电沉积使铂电极宽度增至874 nm，间隙缩小至1.17 μm。FCA测试表明修饰后收集效率从91.1%提升至95.7%，归因于间隙减小引发的扩散增强效应。

3.4. 金-铂阵列的溶解氧定量

优化后的传感器在0-9 ppm范围呈现1.49 nA/ppm线性响应(R²=0.98)，LOD达0.36 ppm。关键发现是首次CV扫描出现的0.3 V氧化峰与金氧化物还原相关，后续扫描消失。

3.5. 干扰物影响评估

在含1 ppm FeCl₃/NaOCl的ADW中，金电极信号异常升高300%，而铂电极信号仅偏差6%。河口河水测试显示，传统方法会高估3.4 ppm DO，但新方法误差仅0.6 ppm。

这项研究通过巧妙的电极材料组合和微纳加工技术，实现了无膜条件下溶解氧的高选择性检测。其1.2 μm间距IDE的设计使收集效率达到44%，远超文献报道值。特别值得注意的是，预处理步骤的开发解决了铂电极表面钝化的行业难题。该技术为便携式水质监测设备的开发铺平道路，在环境监测和饮用水安全领域具有重要应用前景。研究团队指出，未来可通过集成微流控技术进一步提升检测通量，推动该技术向商业化应用迈进。