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, D-glucose）；样品基质：磷酸盐缓冲液（PBS, pH 6.8）、人血清（human serum）
检测原理
葡萄糖在固定化葡萄糖氧化酶（GOD）催化下被氧化为葡萄糖内酯，同时GOD-FAD被还原为GOD-FADH2，后者将电子传递给O2生成H2O2。四氧化三铁纳米粒子（Fe3O4 NPs）通过Fe(II)/Fe(III)可逆电对促进GOD活性中心与Pt电极间的电子传递，并以其类过氧化物酶活性催化H2O2两电子还原为H2O，从而放大电流响应。葡萄糖浓度升高时，生成的H2O2增多，电极在0.4 V恒电位下产生的稳态电流随之增大。Nafion膜利用磺酸基负电荷排斥抗坏血酸等阴离子干扰物，提高选择性。
检测灵敏度
LOD: 6 × 10−6 M；线性范围: 6 × 10−6–2.2 × 10−3 M；灵敏度: 11.54 μA cm−2 mM−1；R^2 = 0.996
效应效果
该传感器抗干扰能力强：0.3 mM蔗糖、乳糖和尿酸不产生可观察干扰；0.1 mM抗坏血酸存在时，Nafion修饰电极电流与无干扰物时一致，而未修饰Nafion电极电流升高10%。重现性良好，Pt/GOD/Fe3O4/Cs和加Nafion电极电流RSD分别为3.2%和2.7%。稳定性好，连续52次检测后保留83%初始响应，一个月后保留84%。人血清样品与自动生化分析仪结果一致，相对偏差为-2.97%、-1.78%和2.23%。表观Michaelis–Menten常数KM为0.611 mM，低于文献值，表明对葡萄糖亲和力高。作者认为其制备简单、条件易优化，适用于血液、药物和食品中葡萄糖检测。
传感器的构成
- 基底电极：铂电极（Pt electrode），作为工作电极与电子传导基底
- 纳米材料修饰层：四氧化三铁纳米粒子（Fe3O4 NPs），促进电子传递并催化H2O2还原
- 识别元件：葡萄糖氧化酶（GOD），特异性催化葡萄糖氧化生成H2O2
- 固定成膜层：壳聚糖（chitosan, Cs）与戊二醛（glutaraldehyde），交联固定GOD/Fe3O4并形成复合膜
- 抗干扰覆盖层：Nafion薄膜，利用磺酸基负电荷排斥抗坏血酸等阴离子干扰物
中文摘要
本文报道了一种基于四氧化三铁纳米粒子（Fe3O4 NPs）和壳聚糖/Nafion复合膜的实际葡萄糖生物传感器。该传感器结合了Fe3O4 NPs固有的类过氧化物酶活性和Nafion膜的抗干扰能力。葡萄糖氧化酶（GOD）与Fe3O4 NPs简单混合后，以壳聚糖（Cs）为介质，经戊二醛交联固定在铂（Pt）电极上，再覆盖一层薄Nafion膜。该生物传感器表现出高灵敏度（11.54 μA cm−2 mM−1）、低检出限（6×10−6 M）和良好储存稳定性，在6×10−6至2.2×10−3 M范围内获得线性校准曲线。修饰电极在葡萄糖检测中几乎可消除干扰，并成功用于人血清样品中葡萄糖的检测。由于制备步骤简单、条件易于优化，该葡萄糖生物传感器在实际应用中具有较大潜力。
英文摘要
A practical glucose biosensor was developed by combining the intrinsic peroxidase-like activity of Fe(3)O(4) nanoparticles (Fe(3)O(4) NPs) and the anti-interference ability of the nafion film. Glucose oxidase (GOD) was simply mixed with Fe(3)O(4) NPs and cross-linked on the Pt electrode with chitosan (Cs) medium by glutaraldehyde, and then covered with a thin nafion film. The biosensor showed high sensitivity (11.54 microAcm(-2)mM(-1)), low detection limit (6 x10(-6)M), and good storage stability. A linear calibration plot was obtained in the wide concentration range from 6 x10(-6) to 2.2 x10(-3)M. The modified electrode could virtually eliminate the interference during the detection of glucose. Furthermore, the biosensor was successfully applied to detect glucose in human serum sample. This fabrication of glucose biosensor was of considerable interest due to its promise for simple procedure and optimizing conditions in practical application.