传感器类型
电化学生物传感器
检测对象
葡萄糖(glucose, Glc),样品基质:0.1 M 磷酸盐或醋酸盐缓冲液(pH 5.5)中的葡萄糖溶液
检测原理
该传感器为酶-导电聚合物安培型葡萄糖传感器。葡萄糖氧化酶(GOX)固定于聚邻茴香胺-硫酸(POA–H2SO4)导电膜上,在分子氧存在下催化葡萄糖氧化为葡萄糖酸并生成过氧化氢(H2O2)。生成的 H2O2 在 0.6 V 施加电位下于铂/POA–H2SO4 电极表面发生氧化:H2O2 → O2 + 2H+ + 2e−,产生阳极电流。POA–H2SO4 膜具有多孔结构和较高电导率,可促进酶与电极间的电子转移并提高固定稳定性。因此,稳态电流随葡萄糖浓度升高而增大;在 1–50 mM 范围内响应电流增加,1–5 mM 范围内呈线性。
检测灵敏度
线性范围: 1–5 mM;灵敏度: 6.92 μA/mM(磷酸盐缓冲液)、5.55 μA/mM(醋酸盐缓冲液)
效应效果
在 0.1 M 磷酸盐或醋酸盐缓冲液(pH 5.5)、0.6 V 下,电极对 1–50 mM 葡萄糖均产生安培响应,1–5 mM 范围内线性。磷酸盐缓冲液中灵敏度为 6.92 μA/mM,Imax 5.9 μA,Km 13 mM;醋酸盐缓冲液中灵敏度为 5.55 μA/mM,Imax 5.2 μA,Km 10 mM。磷酸盐体系响应更快,30 天稳定性测试中醋酸盐电流下降更明显,电极可稳定使用 3–4 周。原文未报告选择性、抗干扰、RSD、回收率及与 ELISA/HPLC/qPCR 的对比。作者认为该电极成本低、制备简单,适合安培法葡萄糖检测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极:铂(Pt)工作电极,20×5×0.25 mm,提供导电基底并作为电子转移界面;另设 Pt 对电极与 Ag/AgCl 参比电极组成三电极体系。
- 导电聚合物修饰层:聚邻茴香胺-硫酸(POA–H2SO4)膜,由 0.2 M 邻茴香胺、1.0 M H2SO4、pH 1.0、2 mA/cm2 恒电流电聚合形成,提供多孔导电基质并促进电子转移。
- 识别/催化元件:葡萄糖氧化酶(GOX,EC 1.1.3.4),催化葡萄糖氧化生成葡萄糖酸和 H2O2。
- 交联固定剂:1% 戊二醛(glutaraldehyde),在磷酸盐或醋酸盐缓冲液中交联固定 GOX,提高酶稳定性。
- 缓冲介质:0.1 M 磷酸盐或醋酸盐缓冲液(pH 5.5),维持酶活性与反应环境。
- 信号读出:安培电流,在 0.6 V 下检测 H2O2 氧化产生的阳极电流。
中文摘要
本研究报道了聚邻茴香胺-硫酸-葡萄糖氧化酶(POA–H2SO4–GOx)电极的制备与性能。以铂电极为工作电极,在含 0.2 M 邻茴香胺和 1.0 M 硫酸、pH 1.0 的溶液中,采用恒电流法(2 mA/cm2)电聚合制备 POA–H2SO4 导电膜,并通过电化学、电导率、紫外-可见光谱、傅里叶变换红外光谱和扫描电镜进行表征。随后在磷酸盐或醋酸盐缓冲液中,利用 1% 戊二醛交联固定葡萄糖氧化酶(GOX),测定了固定酶的表观 Michaelis–Menten 常数。安培测量表明,该葡萄糖氧化酶电极在 pH 5.5、0.6 V 下电流响应最大;磷酸盐缓冲液中的响应速度优于醋酸盐缓冲液。
英文摘要
The poly(o-anisidine)-sulfuric acid-glucose oxidase (POA-H(2)SO(4)-GOx) electrode has been investigated in the present work. Platinum electrode was used for the synthesis of poly (o-anisidine)-sulfuric acid (POA-H(2)SO(4)) film using galvanostatic method with 0.2 M o-anisidine, 1.0 M H(2)SO(4) solution, 1.0 pH and 2 mA/cm(2) applied current density. The synthesized film was characterized using electrochemical technique, conductivity measurement, UV-visible spectroscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, and scanning electron microscopy. GO(X) was immobilized on synthesized POA-H(2)SO(4) film by cross-linking via glutaraldehyde in phosphate and acetate buffer. The Michaelis-Menten constant (K(m')) was determined for the immobilized enzyme. The glucose oxidase electrode shows the maximum current response at pH 5.5 and potential 0.6 V. The sensitivity of POA-H(2)SO(4)-GO(X) electrode in phosphate and acetate buffer has been recorded. The results of this study reveal that the phosphate buffer gives fast response as compared to acetate buffer in amperometric measurements.