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），样品基质为 PBS 缓冲液（含抗坏血酸、尿酸、L-半胱氨酸、L-酪氨酸干扰测试）
检测原理
该传感器以葡萄糖氧化酶（GOD）为识别元件，以普鲁士蓝（PB）为电子转移介体。葡萄糖在 GOD 催化下与氧气反应生成葡萄糖酸内酯和过氧化氢（H2O2）。H2O2 在 OSiFPB 中的 PB 介体作用下于低电位（约0至−0.1 V，实验采用−100 mV）被催化还原，PB 在电极表面发生可逆氧化还原并传递电子，从而产生与葡萄糖浓度成正比的阴极安培电流。OSiFPB 将 PB 固定在有机硅纳米球上，防止介体泄漏并提高膜导电性；带正电金纳米颗粒（PGNs）与 OSiFPB 负电表面静电结合，降低电子转移阻抗并维持 GOD 活性。整体通过酶催化—介体催化还原—电化学换能实现葡萄糖检测。
检测灵敏度
LOD: 2.0 × 10^-6 M；线性范围: 6.0 × 10^-6–1.3 × 10^-3 M；R^2 = 0.997；灵敏度: 122.6 μA mM^-1 cm^-2；Kapp_M: 1.8 mM
效应效果
该传感器对 0.1 mM 葡萄糖选择性良好：加入 0.2 mM 抗坏血酸、尿酸、L-半胱氨酸和 L-酪氨酸时，相对电流变化分别为 1.08、0.98、0.97、1.04，无明显干扰，得益于 PB 在 −0.1 V 低电位工作。对 20 μM 葡萄糖连续测定六次 RSD 为 4.2%。4 ℃ PBS 保存 3 周后，对 0.1 mM 葡萄糖响应保留 84.6%。与文献葡萄糖电化学传感器相比，灵敏度 122.6 μA mM^-1 cm^-2 更高，检出限 2.0 μM 更低，Kapp_M 1.8 mM 更优，说明 GOD 活性保持较好，适用于生物传感器和生物电子器件构建。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：金电极（AuE，直径4 mm），经抛光和清洗，作为工作电极
- 纳米材料修饰层：氨基末端有机硅纳米球功能化普鲁士蓝（OSiFPB）悬浮液滴涂干燥，由氨基末端有机硅纳米球和普鲁士蓝（PB）组成，形成稳定导电氧化还原膜并防止PB泄漏
- 纳米材料修饰层：带正电金纳米颗粒（PGNs，平均粒径10±1.8 nm）滴涂干燥，与OSiFPB负电表面静电吸附，提供生物相容微环境并降低电子转移阻抗
- 识别元件：葡萄糖氧化酶（GOD，2 mg/mL，0.1 M pH 6.5 PBS）浸渍过夜固定，催化葡萄糖氧化生成过氧化氢（H2O2）
- 信号标记物/电子介体：普鲁士蓝（PB）作为电子转移介体，在低电位催化还原H2O2，产生与葡萄糖浓度相关的阴极电流
中文摘要
本文报道了一种新型葡萄糖生物传感器，通过在有机硅纳米球功能化普鲁士蓝（OSiFPB）修饰金电极上固定带正电金纳米颗粒（PGNs）构建。OSiFPB 不仅能有效防止测量过程中普鲁士蓝（PB）介体泄漏，还可在电极表面形成稳定薄膜，具有高效氧化还原活性和优良导电性。由于 OSiFPB 表面带负电，可作为界面吸附 PGNs，为生物分子吸附提供适宜微环境并降低电子转移阻抗。以葡萄糖氧化酶（GOD）为模型生物分子，所构建传感器对葡萄糖表现出快速、高灵敏的安培响应，该固定化方法有效提高了电子转移介体的稳定性。该工作对生物传感器和生物电子器件的构建具有应用前景。
英文摘要
A new glucose biosensor had been developed by immobilizing positively charged gold nanoparticles (PGNs) on organosilica nanosphere functionalized Prussian blue (OSiFPB)-modified gold electrode. The OSiFPB compound could not only effectively prevent the leakage of the PB mediator during measurements, but also easily form stable film on the electrode surface with efficient redox-activity and excellent conductivity. Furthermore, with the negatively charged surface of OSiFPB, this film could be used as an interface to adsorb the PGNs, which provided a congenial microenvironment for adsorbing biomolecules and decreased the electron-transfer impedance. So, with glucose oxidase as a model biomolecular, the proposed sensor showed rapid and highly sensitive amperometric response to glucose and this immobilization approach effectively improved the stability of the electron-transfer mediator. This work would be promising for construction of biosensor and bioelectronic devices.