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），样品基质为大鼠脑纹状体微环境（组织间液）；另涉及血浆葡萄糖对照。
检测原理
该传感器采用安培法检测葡萄糖。铂纤维微电极表面先沉积聚4-乙烯基吡啶（P4VP），再固定葡萄糖氧化酶（GOx），外层滴涂 Nafion。植入大鼠纹状体后，GOx 催化葡萄糖氧化，P4VP 作为电活性聚合物/电子介导层，在 +0.23 V vs Ag/AgCl 下实现介导电子转移（MET），将酶催化产生的电子传递至 Pt 微电极，形成与葡萄糖浓度相关的稳态电流。Nafion 外层可阻挡尿酸、对乙酰氨基酚、抗坏血酸、乳酸和 H2O2 等干扰，使电流主要反映 GOx 催化葡萄糖的速率。文中强调该电流不依赖 O2 或 H2O2 浓度，降低脑微环境干扰。随着纹状体葡萄糖浓度升高，安培电流增大；浓度降低时电流下降，从而可原位连续监测脑内葡萄糖水平。
检测灵敏度
R^2 = 0.9793（含 O2 溶液）；R^2 = 0.9765（无 O2 溶液）；植入后 R^2 = 0.9765；植入前 R^2 = 0.9957；Km = 5.8 ± 0.5 μM；Imax = 0.88 ± 0.03 μA；jc = 80–1000 μA cm^-2。
效应效果
在含 5 mM 尿酸、4-乙酰氨基酚、抗坏血酸、5 mM 乳酸和 100 μM H2O2 的体系中，加入 10 mM 葡萄糖产生 85±2 nA，表明 Nafion 抗干扰有效。传感器 4°C 保存 15 天稳定，之后电流下降 9%；10 mM 葡萄糖重复测量相对误差 <1%（n=10）。植入 10 h 后重新校准，R^2 为 0.9765（植入前 0.9957），说明生物污损影响小。体内测量稳定超过 2 h，糖尿病组和高血糖组峰值电流分别为 84±4 nA 和 128±5 nA。胰岛素不改变纹状体葡萄糖，缬沙坦和非洛地平显著降低纹状体葡萄糖和血压（P<0.05），可用于原位脑葡萄糖研究。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻璃毛细管（glass capillary）封装铂纤维（Pt fiber, 0.02 mm）并研磨成椭圆铂盘，作为电子转导微电极基底。
- 导电内芯：汞（Hg）、复合石墨粉/矿物油/PEG 碳糊和铜线（Cu wire）建立电接触，Araldite 环氧树脂密封。
- 修饰层：聚4-乙烯基吡啶（P4VP）阳极沉积于 Pt 表面，形成电活性/电子介导界面。
- 识别元件：葡萄糖氧化酶（GOx）与戊二醛（glutaraldehyde）浸涂固定于 P4VP 表面，催化葡萄糖氧化。
- 抗干扰层：Nafion 溶液滴涂于 GOx/P4VP 外层，阻挡尿酸、对乙酰氨基酚、抗坏血酸、乳酸和 H2O2 等干扰。
- 检测系统：Ag/AgCl 参比电极和铂板对电极用于电化学测量。
- 植入定位：微电极植入大鼠纹状体，参考电极置于皮层，用于原位脑葡萄糖检测。
中文摘要
胰岛素和降压药调控体内脑葡萄糖代谢的机制尚不清楚，部分原因是缺乏直接测量脑内葡萄糖的方法。脑的正常代谢功能依赖葡萄糖的持续供应。本研究报道了胰岛素和降压药对大鼠纹状体葡萄糖水平的影响。大鼠分为高血糖组（血浆葡萄糖 14.8±0.3 mM）和糖尿病组（血浆葡萄糖 10.8±0.2 mM）。将自制葡萄糖微传感器植入大鼠纹状体（前/后 1.0 mm、左/右 +2.5 mm、深/浅 -5.0 mm），在 +0.23 V vs Ag|AgCl 下获得的安培响应用于反映纹状体葡萄糖水平。通过改变鱼精蛋白锌胰岛素输注浓度，高血糖组和糖尿病组大鼠的纹状体葡萄糖水平分别保持为 9.8±0.1 mM 和 4.7±0.1 mM，未发生显著变化。然而，输注缬沙坦（valsartan）和非洛地平（felodipine）显著降低纹状体葡萄糖水平。这些结果支持纹状体葡萄糖摄取不依赖胰岛素，而明显受降压药给药影响的假说。
英文摘要
The mechanisms involving insulin and anti-hypertensive drugs regulation for in vivo cerebral glucose metabolism are not well-understood. This might be due to lack of direct means of measuring cerebral glucose. It is known that the continuous delivery of glucose to the brain is critical for its normal metabolic function. In this study, we report the effect of insulin and anti-hypertensive drugs on glucose level in the striatum of rats. The rats were divided into two groups, i.e. hyperglycemia (14.8+/-0.3mM plasma glucose) and diabetic (10.8+/-0.2mM plasma glucose). A custom-built glucose microsensor was implanted at coordinates A/P 1.0 from bregma, M/L +2.5 and D/V -5.0 (from dura) in the striatum. The amperometric response obtained at +0.23 V vs. Ag|AgCl corresponded to the glucose level in striatum. By varying the concentrations of protaminc zinc insulin infused into the rats, striatum glucose level was found to remain constant throughout, i.e. 9.8+/-0.1 and 4.7+/-0.1mM for hyperglycemic rats and for diabetic rats, respectively. However, infusion of valsartan and felodipine has lowered the striatum glucose level significantly. These findings agreed with the hypothesis that suggested striatum glucose uptake do not depend on insulin but is clearly dependant on anti-hypertensive drugs administration.