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
葡萄糖（glucose，β-D-glucose）；样品基质：磷酸盐缓冲液（pH 6.8，35 °C）
检测原理
葡萄糖扩散进入醋酸纤维素/金纳米棒复合膜后，被固定在其上的葡萄糖氧化酶（GOx）催化氧化为葡萄糖酸内酯，GOx中的黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）辅基发生氧化还原。金纳米棒具有较大比表面积，可吸附更多GOx，并在绝缘的醋酸纤维素膜中形成导电通路，作为纳米导线促进酶与铂电极之间的电子转移。在0.4 V固定电位下，安培电流随葡萄糖浓度升高而增大，且响应电流较无金纳米棒电极提高约10倍。该体系未使用HCR、RCA或CRISPR-Cas等核酸放大策略，主要依靠金纳米棒的导电增强与酶负载量提高实现信号放大。
检测灵敏度
LOD: 2 × 10−5 M (S/N=3)；线性范围: 3 × 10−5–2.2 × 10−3 M；灵敏度: 8.4 μA cm−2 mM−1；R^2 = 0.9985
效应效果
该传感器在2.2 mM葡萄糖下响应电流较无金纳米棒电极提高约10倍，稳态响应时间小于20 s。灵敏度为8.4 μA cm−2 mM−1，高于GOx/硼掺杂碳纳米管（2.43 μA cm−2 mM−1）和GOx/胶体金-Nafion（6.5 μA cm−2 mM−1）体系。表观米氏常数Kapp_m为3.84 mM，低于游离GOx（27 mM）及多种固定化体系，表明对葡萄糖亲和力更高。重现性良好：10次连续测量RSD为2.3%，5个传感器RSD为7.2%。储存一个月后保留约80%初始响应。0–60 °C范围内响应随温度升高而增加，显示热稳定性较好。作者认为该复合膜易于扩展固定其他生物分子，适用于快速、简便的葡萄糖检测。
传感器的构成
- 工作电极基底：铂（Pt）电极，直径1 mm，作为电子换能器
- 识别/催化元件：葡萄糖氧化酶（GOx），催化葡萄糖氧化并产生可检测电流
- 纳米导电修饰层：金纳米棒（Au nanorods，平均直径16 nm、长40 nm），吸附GOx并增强导电性
- 复合固定基质：醋酸纤维素（CA）与金纳米棒复合膜，固定酶并维持结构
- 交联剂：戊二醛（glutaraldehyde），交联GOx/CA体系
中文摘要
本文报道了利用金纳米棒构建高响应葡萄糖生物传感器，并考察了基于葡萄糖氧化酶（GOx）固定于金纳米棒的安培型葡萄糖生物传感器的可行性。将GOx与金纳米棒简单混合，并用戊二醛交联醋酸纤维素（CA）介质，形成复合固定膜。X射线光电子能谱（XPS）证实GOx吸附在金纳米棒表面；圆二色性（CD）和紫外光谱结果表明，与金纳米棒结合后GOx的二级结构和催化活性得以保持。修饰电极的电流响应比不含金纳米棒的电极高约10倍。在优化条件下，该生物传感器表现出高灵敏度（8.4 μA cm−2 mM−1）、低检出限（2×10−5 M）、良好的储存稳定性以及对葡萄糖的高亲和力（表观米氏常数Kapp_m=3.84 mM）。在3×10−5至2.2×10−3 M的宽浓度范围内获得线性校准曲线。
英文摘要
We report on the utilization of gold nanorods to create a highly responsive glucose biosensor. The feasibility of an amperometric glucose biosensor based on immobilization of glucose oxidase (GOx) in gold nanorod is investigated. GOx is simply mixed with gold nanorods and cross-linked with a cellulose acetate (CA) medium by glutaraldehyde. The adsorption of GOx on the gold nanorods is confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) measurements. Circular dichroism (CD) and UV-spectrum results show that the activity of GOx was preserved after conjugating with gold nanorods. The current response of modified electrode is 10 times higher than that of without gold nanorods. Under optimal conditions, the biosensor shows high sensitivity (8.4 microA cm(-2) mM(-1)), low detection limit (2x10(-5) M), good storage stability and high affinity to glucose (K(m)(app)=3.84 mM). A linear calibration plot is obtained in the wide concentration range from 3x10(-5) to 2.2x10(-3) M.