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：0.1 M 磷酸盐缓冲液（PBS）、人血清（human serum）、可乐饮料（Coca-Cola beverage，pH 2.5）
检测原理
该传感器基于葡萄糖氧化酶（GOD）催化反应：GOD-FAD 与葡萄糖反应生成 GOD-FADH2 和葡萄糖内酯，随后 GOD-FADH2 与 O2 反应再生 GOD-FAD 并产生 H2O2。在 +0.8 V 施加电位下，H2O2 在工作电极表面发生电化学氧化，产生与葡萄糖浓度成正比的安培电流。胶体金纳米颗粒修饰石墨粉并分散于固体离子液体 OPPF6 中，提高电极导电性、生物相容性和电子转移能力；OPPF6 基质限制 GOD 运动并形成疏水屏障，增强酸稳定性。表面 Nafion 膜允许葡萄糖和 H2O2 通过，同时阻挡带负电干扰物。信号无额外放大，主要依靠酶催化和电化学换能。
检测灵敏度
LOD: 3.5 × 10−6 M；线性范围: 5.0 × 10−6 to 1.2 × 10−3 M 和 2.6 × 10−3 to 1.3 × 10−2 M；R^2 = 0.9987 和 0.9992；回归方程: i (μA) = 3.71 × 10−3 + 6.39Cglucose (mM) 和 i (μA) = 5.83 + 0.61Cglucose (mM)
效应效果
传感器响应时间小于10 s，4 ℃保存两个月后响应仍保持初始值85%以上。0.25 mM葡萄糖10次测量RSD约3.9%，5个电极间RSD小于5%。Nafion膜使0.1 mM抗坏血酸和0.5 mM尿酸对2.0 mM葡萄糖测定无明显干扰。酸稳定性突出：pH 2.0浸泡60 min后几乎保留全部响应，pH高于2.0完全保留，pH 2.0–0.8降至45%。人血清4例与医院生化分析仪一致，相对误差+4.9%、+3.6%、+1.5%、−2.1%；pH 2.5可乐样品测得0.33±0.01 mM，与HPLC 0.35 mM相符。Kapp_m为4.1 mM，表明酶对葡萄糖亲和力较高。
传感器的构成
- 工作电极基底：石墨粉（graphite powder）与铜线（Cu wire），提供导电通路和可更新表面
- 纳米材料修饰层：胶体金（colloidal gold, Au NPs，约15 nm），修饰石墨粉并促进电子转移
- 离子液体复合基质：固体室温离子液体 n-辛基吡啶基六氟磷酸盐（OPPF6），作为导电粘结剂包埋酶并提供化学稳定性
- 识别元件：葡萄糖氧化酶（glucose oxidase, GOD），催化葡萄糖氧化并保留生物活性
- 信号换能介质：过氧化氢（H2O2），酶促产物，在+0.8 V下被氧化产生安培电流
- 抗干扰封闭膜：Nafion 膜（Nafion film，0.5% 5 μL 涂覆），阻挡带负电干扰物如抗坏血酸和尿酸
中文摘要
本文构建了一种胶体金修饰碳离子液体电极，方法是将胶体金修饰的石墨粉与固体室温离子液体 n-辛基吡啶基六氟磷酸盐（OPPF6）混合。葡萄糖氧化酶（GOD）被包埋在该复合基质中，较好地保持生物活性并表现出优异稳定性。作者考察了 pH、施加电位和 GOD 负载量等条件。特别地，包埋于该碳离子液体电极中的 GOD 在强酸性条件（pH 2.0）下应力处理超过 1 小时后仍完全保留活性。所提出的生物传感器对葡萄糖在 5.0×10−6 至 1.2×10−3 M 以及 2.6×10−3 至 1.3×10−2 M 浓度范围内呈线性响应，检出限为 3.5×10−6 M。传感器响应迅速（10 s 内），使用寿命超过两个月。通过在传感器表面涂覆 Nafion 膜，可显著降低抗坏血酸、尿酸等电活性干扰物的影响。
英文摘要
A colloidal gold-modified carbon ionic liquid electrode was constructed by mixing colloidal gold-modified graphite powder with a solid room temperature ionic liquid n-octyl-pyridinium hexafluorophosphate (OPPF(6)). Glucose oxidase (GOD) was entrapped in this composite matrix and maintained its bioactivity well and displayed excellent stability. The effect conditions of pH, applied potential and GOD loading were examined. Especially, the glucose oxidase entrapped in this carbon ionic liquid electrode fully retained its activity upon stressing in strongly acidic conditions (pH 2.0) for over one hour. The proposed biosensor responds to glucose linearly over concentration range of 5.0x10(-6) to 1.2x10(-3) and 2.6x10(-3) to 1.3x10(-2) M, and the detection limit is 3.5x10(-6) M. The response time of the biosensor is fast (within 10s), and the life time is over two months. The effects of electroactive interferents, such as ascorbic acid, uric acid, can be significantly reduced by a Nafion film casting on the surface of resulting biosensor.