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, Glc）；样品基质：磷酸盐缓冲液（PBS）、人血清（human serum）
检测原理
葡萄糖氧化酶（GOD）催化葡萄糖与氧气反应生成过氧化氢（H2O2）和葡萄糖酸内酯。生成的 H2O2 在铂纳米粒子（PtNP）/碳纳米管（CNT）杂化界面发生电催化还原或氧化：在 0.1 V 低电位下主要产生阴极电流，在 0.4 V 下产生阳极电流。CNT 提供导电通道并增大电活性面积，PtNP 提供 H2O2 催化活性位点，壳聚糖/二氧化硅溶胶-凝胶（CS/MTOS）形成多孔网络固定 GOD 并允许底物扩散。因此电流响应随葡萄糖浓度升高而增大，实现低电位、低干扰检测。
检测灵敏度
0.1 V：LOD: 3.0 × 10−7 M（S/N = 3）；线性范围: 1.2 × 10−6–6.0 × 10−3 M；灵敏度: 2.08 μA mM−1；R^2 = 0.9989；Kapp_m: 5.8 mM。0.4 V：LOD: 4.0 × 10−7 M（S/N = 3）；线性范围: 2.0 × 10−6–1.2 × 10−2 M；灵敏度: 4.94 μA mM−1；R^2 = 0.9982；Kapp_m: 7.9 mM。
效应效果
该传感器在 0.1 V 低电位下对葡萄糖响应几乎不受抗坏血酸、尿酸和乳酸干扰；加入 0.1 mM 干扰物时，0.5 mM 葡萄糖电流比 I_G+I/I_G 分别为 1.007、1.002 和 1.001，而 0.4 V 下受干扰明显。6 个电极检测 0.3 mM 葡萄糖的 RSD 为 5.2%（0.4 V）和 5.5%（0.1 V）；4 ℃保存 30 天后响应仍保留 80% 以上。人血清 6 例检测与医院结果相对误差为 −4.0%～+7.1%，加标 0.5 mM 回收率为 95%～104%。作者认为其低电位、宽线性、快响应和抗干扰能力适合临床及食品葡萄糖检测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻璃碳电极（GCE，Φ=3 mm），作为工作电极与电子传导基底。
- 纳米材料修饰层：羧基功能化多壁碳纳米管（CNT），提供高比表面积、导电通道和协同催化界面。
- 纳米材料修饰层：铂纳米粒子（PtNP，约3–4 nm），由 H2PtCl6 经 NaBH4 还原生成，提供 H2O2 电催化活性位点。
- 生物相容基质：壳聚糖（CS），利用氨基稳定 PtNP、分散 CNT 并参与形成杂化膜。
- 溶胶-凝胶基质：甲基三甲氧基硅烷（MTOS）与 CS 形成的 CS/二氧化硅有机-无机杂化溶胶-凝胶，形成多孔开放网络并固定酶。
- 识别元件：葡萄糖氧化酶（GOD），催化葡萄糖氧化生成 H2O2 和葡萄糖酸内酯。
- 信号标记物：无外加标记物；过氧化氢（H2O2）为 GOD 催化产物，经 PtNP/CNT 电催化转换为电流。
中文摘要
本文提出一种基于多壁碳纳米管（CNT）、铂纳米粒子（PtNP）和壳聚糖/二氧化硅溶胶-凝胶有机-无机杂化复合材料的灵敏度增强葡萄糖生物传感器。PtNP-CS 溶液由 NaBH4 在室温下还原 PtCl6^2- 制得，壳聚糖（CS）氨基可稳定 PtNP；将羧基功能化 CNT 分散于 PtNP-CS 溶液中形成 CNT-PtNP-CS 溶液，再与甲基三甲氧基硅烷（MTOS）混合制备 CS/二氧化硅杂化溶胶-凝胶。将葡萄糖氧化酶（GOD）固定于该溶胶-凝胶中，构建 GOD-CNT-PtNP-CS-MTOS-GCE 传感器，并用 EIS 和 CV 表征。在 pH 6.8 的 PBS 中，传感器在 0.1 V 低电位下几乎无干扰地测定葡萄糖，线性范围为 1.2×10−6–6.0×10−3 M，检出限为 3.0×10−7 M，灵敏度为 2.08 μA mM−1，响应时间小于 5 s。结果表明该传感器具有协同电催化作用、良好重现性和长期稳定性，并用于人血清葡萄糖检测，回收率为 95%–104%。
英文摘要
A new strategy for fabricating a sensitivity-enhanced glucose biosensor was presented, based on multi-walled carbon nanotubes (CNT), Pt nanoparticles (PtNP) and sol-gel of chitosan (CS)/silica organic-inorganic hybrid composite. PtNP-CS solution was synthesized through the reduction of PtCl(6)(2-) by NaBH(4) at room temperature. Benefited from the amino groups of CS, a stable PtNP gel was obtained, and a CNT-PtNP-CS solution was prepared by dispersing CNT functionalized with carboxylic groups in PtNP-CS solution. The CS/silica hybrid sol-gel was produced by mixing methyltrimethoxysilane (MTOS) with the CNT-PtNP-CS solution. Then, with the immobilization of glucose oxidase (GOD) into the sol-gel, the glucose biosensor of GOD-CNT-PtNP-CS-MTOS-GCE was fabricated. The properties of resulting glucose biosensor were measured by electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and cyclic voltammetry (CV). In phosphate buffer solutions (PBS, pH 6.8), nearly interference free determination of glucose was realized at low applied potential of 0.1V, with a wide linear range of 1.2x10(-6) to 6.0x10(-3)M, low detection limit of 3.0x10(-7)M, high sensitivity of 2.08microA mM(-1), and a fast response time (within 5s). The results showed that the biosensor provided the high synergistic electrocatalytic action, and exhibited good reproducibility, long-term stability. Subsequently, the novel biosensor was applied for the determination of glucose in human serum sample, and good recovery was obtained (in the range of 95-104%).