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：0.1 M PBS（pH 7.0），作者称实际血液样品需稀释后用于分析
检测原理
该传感器以 Pt 电极为基底，GNPs-Pb NWs 提供高比表面积和导电通道，GOD 经 BSA/戊二醛交联固定于电极表面。检测时，葡萄糖扩散进入酶层并被 GOD 催化氧化，生成 H2O2；在 +600 mV 施加电位下，H2O2 在电极表面发生电化学氧化，产生与葡萄糖浓度相关的安培电流。GNPs 作为电子传递中心促进 H2O2 氧化电子转移，Pb NWs 增大有效面积并辅助固定酶分子，二者协同提高电催化活性。低浓度下电流随葡萄糖浓度线性增加，高浓度时受酶动力学限制出现 Michaelis–Menten 平台，表观 Michaelis 常数 Kapp_m 为 4.58 mM。
检测灵敏度
LOD: 2 μM (S/N = 3)；线性范围: 5–2200 μM；灵敏度: 135.5 μA mM−1 cm−2；R^2 = 0.998；Kapp_m: 4.58 mM；响应时间: <5 s
效应效果
在 pH 7.0、0.1 M PBS 中，传感器对 1 mM 葡萄糖的干扰测试显示，0.15 mM 抗坏血酸、0.5 mM 尿酸和 0.15 mM 对乙酰氨基酚的干扰分别约为 7.85%、3.46% 和 9.46%，抗干扰能力可接受。5 个同批制备电极对 0.1 mM 葡萄糖的响应 RSD 为 4.9%，重复测量 RSD 为 4.2%；4 ℃ 保存 70 天后电流保持初始值的 80.7%。其灵敏度 135.5 μA mM−1 cm−2 高于文献报道的 58.8、30.64 和 29.9 μA mM−1 cm−2，Kapp_m 4.58 mM 低于 14.4 和 10.73 mM。作者认为该传感器可用于血液葡萄糖分析，但实际样品需稀释以降低干扰。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：Pt 电极（3 mm 直径），经氧化铝抛光，作为工作电极和电子转导基底
- 纳米材料修饰层：Pb 纳米线（Pb NWs，60–80 nm），L-半胱氨酸辅助自组装合成，提供大比表面积和 -SH 位点
- 纳米材料修饰层：金纳米颗粒（GNPs，平均粒径 5 nm），通过 -SH-Au 作用吸附于 Pb NWs 表面，促进电子传递和电催化
- 识别元件：葡萄糖氧化酶（GOD，黑曲霉来源），催化葡萄糖氧化生成 H2O2
- 固定层：牛血清白蛋白（BSA）与 2% 戊二醛交联，固定 GOD 并维持酶活性、减少泄漏
- 信号中间体：H2O2，由 GOD 催化葡萄糖氧化产生，在 +600 mV 下电化学氧化产生安培电流
中文摘要
开发了一种新型葡萄糖生物传感器，将葡萄糖氧化酶（GOD）在牛血清白蛋白（BSA）基质中交联固定于经金纳米颗粒修饰铅纳米线（GNPs-Pb NWs）修饰的铂电极上。铅纳米线（Pb NWs）通过 L-半胱氨酸辅助自组装法合成，随后金纳米颗粒（GNPs）经 -SH-Au 特异性作用附着于纳米线表面。透射电镜（TEM）表征了 GNPs-Pb NWs 形貌。循环伏安法和计时电流法用于研究并优化该生物传感器的电化学性能。Pb NWs 与 GNPs 的协同作用使传感器表现出优异的电催化活性和良好的葡萄糖响应性能。系统研究了 pH 和施加电位对安培响应的影响。在 pH 7.0 下，传感器灵敏度为 135.5 μA mM−1 cm−2，检出限为 2 μM（S/N=3），响应时间小于 5 s，线性范围为 5–2200 μM。此外，传感器具有良好的重现性、长期稳定性和相对较好的抗干扰能力。
英文摘要
A novel glucose biosensor was developed, based on the immobilization of glucose oxidase (GOD) with cross-linking in the matrix of bovine serum albumin (BSA) on a Pt electrode, which was modified with gold nanoparticles decorated Pb nanowires (GNPs-Pb NWs). Pb nanowires (Pb NWs) were synthesized by an L-cysteine-assisted self-assembly route, and then gold nanoparticles (GNPs) were attached onto the nanowire surface through -SH-Au specific interaction. The morphological characterization of GNPs-Pb NWs was examined by transmission electron microscopy (TEM). Cyclic voltammetry and chronoamperometry were used to study and to optimize the electrochemical performance of the resulting biosensor. The synergistic effect of Pb NWs and GNPs made the biosensor exhibit excellent electrocatalytic activity and good response performance to glucose. The effects of pH and applied potential on the amperometric response of the biosensor have been systemically studied. In pH 7.0, the biosensor showed the sensitivity of 135.5 microA mM(-1) cm(-2), the detection limit of 2 microM (S/N=3), and the response time <5 s with a linear range of 5-2200 microM. Furthermore, the biosensor exhibits good reproducibility, long-term stability and relative good anti-interference.