组成图示
点击图片查看大图 · 依据论文自动绘制
传感器类型
电化学生物传感器
检测对象
葡萄糖（glucose）；样品基质为 0.1 M 磷酸盐缓冲液（PBS, pH 6.5）
检测原理
葡萄糖进入传感器后，被固定在三维多孔壳聚糖膜中的葡萄糖氧化酶（GOx）催化氧化，生成过氧化氢（H2O2）。壳聚糖膜经二氧化硅模板和 HF 溶蚀形成连通孔道，增大有效电极面积并允许底物/产物快速扩散；电沉积的铂纳米颗粒（PtNPs）分散在孔道中，为 H2O2 提供电催化活性位点，并促进 GOx 与电极间的电子转移。在 0.6 V 工作电位下，H2O2 在 PtNPs 表面发生电催化转化，产生与葡萄糖浓度成正比的安培电流。多孔结构与 PtNPs 的协同作用提高了 H2O2 电催化效率，使传感器具有快速响应和较宽线性范围。
检测灵敏度
LOD: 2 μM (S/N = 3)；线性范围: 6 μM–4.2 mM；灵敏度斜率: 1.65 μA/mM；R^2 = 0.9981 (n = 17)
效应效果
该传感器在 0.6 V 下对连续加入葡萄糖的响应时间小于 5 s（达到 95% 稳态电流），线性范围为 6 μM–4.2 mM，相关系数 0.9981，表观米氏常数 KappM 为 3.1 mM，表明对葡萄糖有较高亲和力。选择性方面，色氨酸、苏氨酸、亮氨酸和精氨酸等常见干扰物未引起明显干扰。稳定性方面，传感器在 4 °C、0.1 M PBS（pH 6.5）中保存 2 周后仍保留 76% 初始电流响应。作者将其与部分已报道葡萄糖传感器比较，认为该体系制备简单、成本低、可微型化，并可用于其他酶的固定化，适用于食品、环境监测和生物分析中的葡萄糖检测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻璃碳电极（GCE），抛光清洗后作为导电基底与电子转导界面
- 模板成膜层：壳聚糖–二氧化硅纳米复合材料（chitosan–SiO2），滴涂干燥形成复合膜，SiO2 作为模板
- 交联处理层：戊二醛（glutaraldehyde, GA）处理 2 h，交联壳聚糖并稳定膜结构
- 多孔化修饰层：0.05 M HF 处理 10 min，溶蚀去除 SiO2，形成三维多孔壳聚糖膜
- 纳米催化层：电沉积铂纳米颗粒（PtNPs，H2PtCl6/HCl，-0.2 V，300 s），增强 H2O2 电催化与电子传递
- 识别元件层：葡萄糖氧化酶（GOx），4 °C 浸渍过夜，催化葡萄糖氧化并产生 H2O2
中文摘要
本文报道了一种基于电沉积铂纳米颗粒（PtNPs）和三维多孔壳聚糖膜的葡萄糖生物传感器。首先以二氧化硅纳米颗粒为模板制备壳聚糖–二氧化硅复合膜，经戊二醛交联后用氢氟酸溶蚀去除二氧化硅，形成具有大比表面积和连通孔道的三维多孔壳聚糖膜；随后在膜上电沉积铂纳米颗粒，并固定葡萄糖氧化酶（GOx）。三维多孔壳聚糖膜显著增大了有效电极面积，有利于负载 PtNPs 并促进电子转移；PtNPs 则提供良好生物相容性并增强对 GOx 催化产生的过氧化氢的电催化响应。该传感器在 0.6 V 下对葡萄糖呈安培响应，响应时间小于 5 s，线性范围为 6 μM–4.2 mM，检出限为 2 μM（S/N = 3）。该策略还可用于其他酶的固定化，具有制备简单、成本低和可微型化等优点。
英文摘要
The chitosan with three-dimensional porous structure greatly increased the effective electrode surface for loading of platinum nanoparticles and promoted efficient electron transfer. The resulting biosensor had a response time (within 5 s) and a linear response from 6 μM to 4.2 mM glucose with a detection limit of 2 μM (S/N=3). Moreover, the methodology can be applied for the immobilization of other enzymes.