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：PBS 缓冲液、人血清
检测原理
葡萄糖扩散进入 PTMSPA/HRP-GOx 修饰电极后，GOx 在 O2 存在下催化葡萄糖氧化为葡萄糖酸并生成 H2O2。生成的 H2O2 随即被 HRP 催化还原。由于 HRP 被固定于含聚苯胺链的二氧化硅–聚苯胺杂化膜中，其活性中心可与电极发生直接电子转移，无需外加电子中介体。PTMSPA 的三维多孔结构降低葡萄糖和 H2O2 的扩散阻力，PANI 链提供电子传导通道，使酶促反应产生的电子快速传递至 ITO/Pt 电极。在 -150 mV 恒电位下，H2O2 还原产生与葡萄糖浓度成正比的安培电流；葡萄糖浓度越高，H2O2 生成越多，稳态电流越大。
检测灵敏度
LOD: 0.1 mM（Table 1: 100.0 μM，at signal-to-noise ratio of 3）；线性范围: 1–20 mM（Table 1: 1000.0 μM to 20.0 mM）；灵敏度: 0.16 mA M−1；R^2 = 0.9973
效应效果
该电极响应时间约 7 s，对葡萄糖具有较高选择性：在 -150 mV 下，多巴胺、尿酸和抗坏血酸未产生明显电流，而葡萄糖产生约 0.23 μA 响应。对 5 mM 葡萄糖连续 10 次进样的重现性 R.S.D. 为 3.8%；4 ℃ PBS 中保存 50 天后仍保留约 55% 初始响应，15 天后为 95.3%。人血清样品经 PBS 稀释后无需前处理即可检测，结果与 UV-可见分光光度法一致，如血清 1 测得 9.22 mM，参考值 9.28 mM；加标 1 mM 后测得 10.21 mM，参考值 10.26 mM。与文献双酶葡萄糖传感器相比，其线性范围达 20 mM，但灵敏度低于部分纳米材料体系。
传感器的构成
- 基底电极：ITO 玻璃板或 Pt 圆盘，作为导电基底与电子换能器
- 修饰层：PTMSPA（poly(N[3-(trimethoxysilyl)propyl]aniline)）有机–无机杂化膜，由 TMSPA 在 β-NSA 中电聚合/溶胶–凝胶形成，含 PANI 链与 SiO2 网络，固定酶并传导电子
- 识别元件：GOx（葡萄糖氧化酶），催化葡萄糖氧化并生成 H2O2
- 催化元件：HRP（辣根过氧化物酶），催化 H2O2 还原并实现直接电子转移
- 信号中间体：H2O2，酶促反应产物，被 HRP 还原产生安培电流
中文摘要
本文提出一种基于有机–无机杂化材料构建双酶安培葡萄糖生物传感器的一锅法制备策略。该策略采用自组装导向的电化学过程，在 HRP 和 GOx 存在下，对 N[3-(三甲基甲氧基硅基)丙基]苯胺（TMSPA）进行电聚合，使两种酶原位包埋于多孔且具导电性的二氧化硅–聚苯胺杂化复合膜中，形成 PTMSPA/HRP-GOx 修饰电极。该电极可实现 HRP 活性中心与电极之间的直接电子转移，并对 H2O2 的还原表现出优异的生物电催化活性。电极响应电流与葡萄糖浓度在 1–20 mM 范围内呈良好线性关系，响应时间约 7 s。该体系同时发挥聚苯胺导电性和二氧化硅网络多孔、生物相容性的协同优势，显示出作为第三代安培生物传感器的应用潜力。
英文摘要
A new methodology for the fabrication of bienzymatic amperometric glucose biosensor based on the use of an organic-inorganic hybrid is presented. The fabrication involves a self-assembly directed one-pot electrochemical process. Bi-enzymes, horseradish peroxidase (HRP) and glucose oxidase (GOx) are immobilized into the porous and electroactive silica-polyaniline hybrid composite through electrochemical polymerization of N[3-(trimethoxysilyl)propyl]aniline in the presence of enzymes. The modified electrode is designated as PTMSPA/HRP-GOx. The direct electron transfer of HRP is achieved at the modified electrode. Also, the electrode exhibits excellent bio-electro-catalytic activity for the reduction of hydrogen peroxide. The response current at PTMSPA/HRP-GOx modified electrode revealed a good linear relationship with concentration of glucose range between 1 and 20mM with a response time of 7s. Thus, the modified electrode shows the combined advantages of polyaniline and silica networks through synergistic influence from the individual components. The PTMSPA assembly has shown the potential for a third generation amperometric biosensor.