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）、过氧化氢（hydrogen peroxide, H2O2）；样品基质为 10 mM 磷酸盐缓冲液（pH 7.4）/葡萄糖标准溶液
检测原理
GOx 作为识别元件催化葡萄糖氧化，生成 H2O2。H2O2 扩散至 PtNP 表面，在 +0.55 V 恒电位下发生电催化反应，电子经 SWCNT 微图案和 Au/Cr 接触电极传递，形成安培电流。葡萄糖浓度越高，单位时间内生成的 H2O2 越多，稳态电流越大。PtNP 提供高活性电催化位点，降低 H2O2 反应过电位；SWCNT 微图案具有高比表面积和快速电子传输能力，提高界面电子转导和信噪比。该体系无需外加电子媒介体，信号放大主要来自 PtNP 对 H2O2 的电催化以及 SWCNT 图案对电极活性和电子传输的增强。
检测灵敏度
葡萄糖：LOD: 0.04 mM；线性范围: 0.04–0.87 mM；灵敏度: 4.54 mA mM−1 cm−2；R^2 = 0.9988。H2O2：LOD: 4 mM；线性范围: 4 mM–0.84 mM；灵敏度: 0.11 A M−1 cm−2；R^2 = 0.9920。
效应效果
传感器响应较快，H2O2 稳态约 3 s，葡萄糖响应小于 20 s。PtNP-SWCNT 电极 H2O2 检出限 4 mM，低于介孔 Pt（4.5 mM）和 SWCNT 图案（15 mM）；葡萄糖 LOD 0.04 mM，低于 GOx/BSA/SWCNT（0.08 mM）和 Pt-MWCNT（0.4 mM）。作者报告灵敏度优于 CNT（0.27 A mM−1 cm−2）和 Pt-CNT 浆料（0.98 A mM−1 cm−2）。表观 Michaelis–Menten 常数 0.68 mM，优于 Pt-MWCNT（11.02 mM）。作者认为其低电位、高灵敏度、低 LOD、高重现性和快速响应，可作酶固定平台。
传感器的构成
- 基底/接触电极：SiO2 基底与 Au/Cr 接触电极（60 nm Au/10 nm Cr），提供机械支撑和电连接
- 导电纳米图案层：SWCNT 微图案（单壁碳纳米管，SWCNT），作为工作电极导电网络并增大界面面积
- 电催化修饰层：PtNPs（多晶铂纳米粒子，平均约 75.5 nm），电化学沉积于 SWCNT 上，催化 H2O2 并促进电子转移
- 识别元件层：GOx（葡萄糖氧化酶），催化葡萄糖氧化生成 H2O2
- 封闭/交联层：BSA（牛血清白蛋白）与 glutaraldehyde（戊二醛，2.5%），辅助固定 GOx 并交联
- 信号介质：H2O2（过氧化氢）与 10 mM phosphate buffer（pH 7.4），酶反应产物在 PtNP 表面电催化产生安培电流
中文摘要
本文报道了一种用于葡萄糖检测的电化学生物传感器。作者基于蒸发诱导自组装机制，在 SiO2 基底上制备出高密度单壁碳纳米管（SWCNT）微图案，并通过电化学沉积在其表面负载高电化学活性的多晶铂纳米粒子（PtNPs），形成 PtNP-SWCNT 纳米复合电极。该复合电极对过氧化氢表现出较低检出限（原文报告为 4 mM），说明其具有良好的电催化性能。在此基础上，作者将葡萄糖氧化酶（GOx）与牛血清白蛋白（BSA）共同固定于 PtNP-SWCNT 电极表面，构建 GOx/BSA/PtNP-SWCNT 葡萄糖生物传感器。在 +0.55 V 恒电位安培检测中，传感器对葡萄糖的响应电流随浓度增加而增大，并在约 20 s 内达到稳态。原文报告葡萄糖检出限为 0.04 mM，灵敏度为 4.54 mA mM−1 cm−2，线性范围为 0.04–0.87 mM。结果表明，PtNP-SWCNT 微图案能够提高电极电催化活性、降低工作电位并增强电流响应，可作为固定多种酶用于生物电化学检测的潜在平台。
英文摘要
Single-walled carbon nanotube (SWCNT) microarrays are successfully patterned on SiO(2) substrates based on an evaporation-induced self-assembly mechanism. On these SWCNT micropatterns, the highly electroactive polycrystalline Pt nanoparticles (PtNPs) are deposited by using the electrochemical method. The obtained PtNP-SWCNT nanocomposites exhibit a low detection limit for hydrogen peroxide (4 microM). The further investigation on a glucose oxidase (GOx)/BSA/PtNP-SWCNT based biosensor indicates that the detection limit and sensitivity for glucose are 0.04 mM and 4.54 microA mM(-1) cm(-2), respectively. Our results prove that the improved electrocatalytic activity originates from the PtNP-SWCNT micropatterns, which provide a potential platform to immobilize different enzymes used for bioelectrochemical applications.