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, Glu）；样品基质：人血清（human serum），实验缓冲液为 PBS。
检测原理
该传感器以 GOx 为识别与催化元件，固定于 GCNT 修饰的 GCE 上。GOx 的 FAD/FADH2 中心通过 GCNT 与 GCE 之间发生直接电子转移，CV 中呈现可逆氧化还原峰。在含氧 PBS 中，电极于 −0.44 V 下可催化还原溶解氧，产生阴极电流。当葡萄糖加入后，GOx 催化葡萄糖氧化并消耗 O2，使氧还原电流下降；葡萄糖浓度越高，氧消耗越多，安培 i–t 响应变化越大。GCNT 提供导电通道和生物相容界面，促进电子传递；GAD 共价固定 GOx，提高膜稳定性。该体系无外源信号放大，主要依赖酶促氧消耗和直接电子转移实现葡萄糖检测。
检测灵敏度
线性范围: 6.30 to 20.09 mM；灵敏度: 2.47 μA mM−1 cm−2；相关系数: 0.9995
效应效果
该传感器在 4 °C PBS 中储存 2 周后仍保留 96.37% 峰电流，表现出合理稳定性；对 0.5 mM 抗坏血酸（AA）、尿酸（UA）、对乙酰氨基酚（AP）、丙酮酸（PA）和乳酸（LA）均无明显响应，选择性良好。人血清中葡萄糖平均回收率为 97.27%，表明实际样品适用性。与文献中其他 GOx 修饰电极相比，其安培线性范围 6.30–20.09 mM 明显更宽，灵敏度 2.47 μA mM−1 cm−2，相关系数 0.9995。作者认为该 GCNT/GOx/GAD 复合膜具有生物相容性好、响应快、抗干扰强等优点，可用于生理 pH 下人血清葡萄糖检测。
传感器的构成
- 基底电极：玻碳电极（GCE），抛光清洗后作为工作电极与电子转能基底。
- 纳米修饰层：明胶-多壁碳纳米管（GCNT，gelatin-MWCNT），滴涂于 GCE，稳定分散 MWCNT 并提供导电与生物相容界面。
- 识别/催化元件：葡萄糖氧化酶（GOx），固定于 GCNT 层，催化葡萄糖氧化并实现 FAD/FADH2 直接电子转移。
- 交联固定剂：戊二醛（GAD），与 GOx 游离氨基共价交联，提高酶固定稳定性。
- 电解液介质：磷酸盐缓冲液（PBS，pH 7），提供离子导电与酶促反应环境，溶解氧参与氧还原信号。
- 信号读出：安培电流（i–t），在 −0.44 V 下监测氧还原催化电流变化。
中文摘要
本研究报道了一种基于葡萄糖氧化酶（GOx）固定在明胶-多壁碳纳米管（GCNT）修饰玻碳电极（GCE）上的安培型葡萄糖生物传感器。GOx 通过戊二醛（GAD）共价固定于 GCNT 修饰的 GCE 表面。固定后的 GOx 在复合膜电极上呈现一对定义良好的可逆氧化还原峰，形式电位为 −0.40 V，峰间分离为 47 mV，表明 GOx 与电极之间发生了直接电子转移。复合膜中 GOx 的表面覆盖浓度为 3.88×10−9 mol cm−2，电子转移速率常数为 1.08 s−1，说明酶负载量高且电子传递迅速。该传感器对葡萄糖在 6.30–20.09 mM 范围内呈线性响应，灵敏度为 2.47 μA mM−1 cm−2，并表现出两周的稳定性。此外，对 0.5 mM 抗坏血酸、尿酸、对乙酰氨基酚、丙酮酸和乳酸均无明显响应，表明其可用于人血清中葡萄糖的测定，具有实际应用潜力。
英文摘要
We investigated the direct electrochemistry of glucose oxidase (GOx) at gelatin-multiwalled carbon nanotube (GCNT) modified glassy carbon electrode (GCE). GOx was covalently immobilized onto GCNT modified GCE through the well known glutaraldehyde (GAD) chemistry. The immobilized GOx showed a pair of well-defined reversible redox peaks with a formal potential (E(0)') of -0.40V and a peak to peak separation (ΔE(p)) of 47mV. The surface coverage concentration (Г) of GOx in GCNT/GOx/GAD composite film modified GCE was 3.88×10(-9)mol cm(-2) which indicates the high enzyme loading. The electron transfer rate constant (k(s)) of GOx immobilized onto GCNT was 1.08s(-1) which validates a rapid electron transfer processes. The composite film shows linear response towards 6.30 to 20.09mM glucose. We observed a good sensitivity of 2.47μA mM(-)(1)cm(-2) for glucose at the composite film. The fabricated biosensor displayed two weeks stability. Moreover, it shows no response to 0.5mM of ascorbic acid (AA), uric acid (UA), acetaminophen (AP), pyruvate (PA) and lactate (LA) which shows its potential application in the determination of glucose from human serum samples. The composite film exhibits excellent recovery for glucose in human serum at physiological pH with good practical applicability.