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）；样品基质：人尿液、大鼠膀胱液
检测原理
氟掺杂碳纳米管（FCN）表面形成–F–C–/–Cx–(H–F)n–基团，可与葡萄糖发生氧化还原或离子相互作用，使葡萄糖在电极界面被氧化/还原并产生特征峰电流。检测时，葡萄糖浓度越高，界面氧化还原反应越强，CV或SW峰电流越大。SW法采用1.0 V积累电位、150 s积累时间，使葡萄糖或其反应产物在电极表面富集，从而放大信号并降低检出限。信号通过手持式伏安仪以峰电流和峰电位读出，实现尿液及膀胱内葡萄糖的定量分析。
检测灵敏度
LOD: 0.6 μg/L (3.3×10^-9 M, S/N=3)；线性范围: SW 30–270 μg/L，CV 5–40 mg/L；SW斜率: Dx/Dy = 0.0414；R^2 = 0.9968；尿液加标斜率: Dx/Dy = 0.0855；R^2 = 0.9817；CV斜率: Dx/Dy = 0.0226；FCN/CN对比斜率: 0.15880/0.0535
效应效果
0.1 mg/L加标RSD为0.607（n=15）。FCN电极40 mg/L峰电流6.41×10^-7 A，约为CNT电极3.471×10^-7 A的2倍，斜率Dx/Dy由0.0535升至0.15880。健康男性尿液测得6.619±0.06 μg/mL（n=3），糖尿病女性尿液26.79±0.16 μg/mL（n=3）。大鼠膀胱体内20 mg/L加标峰电流在6.24×10^-5–12.71×10^-5 A间稳定，误差±5%，可用1–2个月。作者称其灵敏度优于多种色谱/电化学方法，适用于糖尿病尿液诊断与器官体内实时监测。
传感器的构成
- 工作电极基底：碳纳米管（CNT）糊电极，由CNT、HF和矿物油组成，提供导电与催化基底。
- 纳米修饰层：氟掺杂碳纳米管（FCN）糊层，含40% CNT、40% HF（50% BF4H水溶液）和20%矿物油，经0.1 M H3PO4循环伏安固定氟。
- 葡萄糖响应界面：FCN表面 –F–C–/–Cx–(H–F)n– 基团，与葡萄糖发生氧化还原/离子相互作用，无独立酶或抗体识别元件。
- 参比电极：氯化物涂覆银线（Ag/AgCl/KCl），提供稳定电位参考。
- 对电极：铂线（Pt），完成电化学回路。
- 导管封装：3 mm直径、100 mm长导管毛细管，封装工作糊并便于插入膀胱。
- 检测仪器：手持式伏安传感器（Bioelectronics-1）/电化学分析仪，进行CV和SW信号读出。
中文摘要
本研究开发了一种基于氟掺杂碳纳米管（FCN）的新型电化学生物传感器，用于循环伏安（CV）和方波剥离伏安（SW）法检测葡萄糖。该传感器以碳纳米管（CNT）、HF和矿物油按4:4:2重量比制备糊电极，并在0.1 M H3PO4中经循环伏安固定氟，形成可响应葡萄糖的FCN界面。优化条件下，SW法检出限（S/N=3）为0.6 μg/L（3.3×10^-9 M），在0.1 mg/L加标中相对标准偏差为0.607（n=15）。作者将该传感器用于糖尿病患者尿液葡萄糖检测，并将导管型FCN电极插入大鼠膀胱，连接手持式电化学分析仪，实现体内代谢葡萄糖的实时伏安分析。结果表明，该体系可用于器官治疗、生物分析和体内监测。
英文摘要
The creation of a novel biosensor consisting of a fluorine-doped carbon nanotube (FCN) was explored for use in cyclic voltammetric (CV) and square-wave stripping voltammetric (SW) glucose assay. In the experiment that was carried out in this study, analytical optimum conditions were attained at the low detection limit (S/N3) of 0.6 microg/L (3.3 x 10(-9) M). In the 0.1 mg/L spike, the relative standard deviation of 0.607 (n = 15) was obtained. This was used for the diagnosis of the urine of patients with diabetes. Moreover, the catheter-type electrode (CE) can be inserted into a rat bladder through the rat's organs. Thus, it can be connected with an electrochemical analyzer that can be fitted with an interface for the real-time in vivo analysis of metabolic glucose. The developed system can be used for organ treatment, biological analysis, and in vivo control.