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：人血清（human serum）、磷酸盐缓冲液
检测原理
葡萄糖扩散进入 p-DMAEM 微粒后，被包埋的葡萄糖氧化酶（GOx）催化氧化；GOx 的活性中心不能直接电子转移，而是以溶解氧为电子受体，将葡萄糖氧化并生成过氧化氢（H2O2）。生成的 H2O2 从微粒扩散至铂工作电极表面，在 +0.6 V（vs SCE）恒电位下发生氧化反应，产生与 H2O2 浓度成正比的安培电流。由于 H2O2 生成量取决于葡萄糖浓度，因此电流信号可间接反映葡萄糖含量。Nafion 层排斥尿酸和抗坏血酸等负电干扰物，提高选择性。低浓度下电流随葡萄糖浓度线性增加，高浓度时酶催化趋于饱和。
检测灵敏度
LOD: 1 μM（正文）/10 μM（表2）；线性范围: 9.0×10−6–6.0×10−3 M（正文）/9.0×10−6–10.2×10−3 M（表2）；灵敏度: 23.4 mA M−1 cm−2；R^2 = 0.9949（表2，26点）
效应效果
加入 Nafion 后，0.25 mM 尿酸和抗坏血酸干扰消失，葡萄糖电流由150 nA降至145 nA。重复性良好，0.25、2.5、5.0 mM 葡萄糖 RSD 分别为5.7%、2.9%、1.8%，低于 Horwitz 限值；两天间均值与方差无显著差异（p=0.8798、0.8867）。冻存于磷酸盐缓冲液，520天后保持85%初始响应。与人血清六激酶法相比，GOx-Nafion 传感器偏差≤1.7%，RSD<2.2%，加标回收率94.8%–101.5%。作者认为其灵敏度、线性范围和稳定性优于此前聚合物微粒及层层自组装器件。
传感器的构成
- 工作电极基底：铂电极（Pt，直径3 mm），经抛光后作为安培检测换能器。
- 抗干扰修饰层：Nafion 5 wt% 膜，涂覆于 Pt 表面，排斥尿酸、抗坏血酸等负电干扰物。
- 生物微粒层：p-DMAEM 微凝胶微粒（单体1.19 M、BIS交联0.37%），负载3 mg，提供生物相容固定基质。
- 识别/催化元件：葡萄糖氧化酶（GOx，EC 1.1.3.4），包埋于微粒中，催化葡萄糖氧化。
- 信号产物：过氧化氢（H2O2），由 GOx 催化生成并在电极表面氧化产生电流。
- 覆盖固定层：透析膜（12,000–14,000 MWCO），覆盖微粒以固定并允许底物与产物扩散。
- 电化学检测体系：SCE 参比电极与 Pt 对电极，构成三电极安培测量体系。
中文摘要
本研究将葡萄糖氧化酶（GOx）包埋于聚(二甲氨基乙基)甲基丙烯酸酯（p-DMAEM）微粒中，并以其作为生物材料制备葡萄糖生物传感器。酶固定化方法围绕单体浓度和交联剂含量进行了优化，发现单体浓度为1.19 M、交联剂含量为0.37%时传感器响应最佳。此外，研究了工作电位、pH、温度和负载酶量对传感器响应的影响，并测定了灵敏度、线性范围、响应时间和检出限等分析性能。该传感器用于分析人血清样品中的葡萄糖，结果令人满意。生物传感器的有效使用寿命至少为520天。
英文摘要
Glucose oxidase (GOx) has been immobilized within poly(dimethylamino) ethyl methacrylate (p-DMAEM) microparticles which were subsequently used as biological material in the fabrication of a glucose biosensor. The enzyme immobilization method was optimized in relation with the monomer concentration and cross-linker content. It was found that the best biosensor response corresponds to microparticles synthesized with 1.19M monomer and 0.37% cross-linking content. Furthermore, the influence on the biosensor response of parameters such as working potential, pH, temperature, and loaded enzyme were investigated. In addition, analytical properties such as sensitivity, linear range, response time, and detection limit were determined. The biosensor was used to analyze glucose in human serum samples with satisfactory results. The useful lifetime of the biosensor is at least 520 days.