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, Glc），样品基质为A-PBS缓冲液（0.05 M乙酸钠+0.05 M磷酸钠+0.1 M KCl，pH 6.0）
检测原理
葡萄糖进入电极界面后被固定化GOx催化氧化为葡萄糖内酯，GOx中的FAD被还原为FADH2。PPMH修饰层使GOx的FAD/FADH2与玻璃碳电极之间发生直接电子转移，无需外加氧化还原介质；FADH2在电极表面被氧化回FAD，发生两电子两质子可逆反应，电子经PPMH传导至GC电极。在+200 mV恒电位下，葡萄糖浓度升高使催化电流增大，4.0 mM时电流达到稳态，整体呈Michaelis–Menten型响应。该机制将酶催化事件直接转换为安培电流信号。
检测灵敏度
LOD: 0.05 mM；线性范围: 至2.0 mM（+200 mV）
效应效果
该传感器对葡萄糖表现出优异选择性，且二茂铁、K3[Fe(CN)6]等常见干扰物在PPMH/GC上电化学惰性，提示抗干扰能力较好。重现性方面，连续10次检测0.5 mM葡萄糖的标准偏差为1.17%，变异系数为2.91%，优于文献报道的3.2%、3.5%和3.3%。稳定性实验显示电极在4 ℃ A-PBS中保存5、10、20、30 d后仍可进行CV检测，并耐受20次循环伏安。作者认为PPMH是用于安培生物传感器、生物燃料电池等生物电子器件的有前景DET材料。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻璃碳电极（GC），作为工作电极提供导电基底与电子转移动力
- 修饰层：聚-1,10-菲啰啉（PPMH），由1,10-菲啰啉一水合物（PMH）在乙腈/四丁基四氟硼酸铵（TBATFB）中经循环伏安电聚合形成，促进直接电子转移并扩大有效表面
- 识别元件：葡萄糖氧化酶（GOx），固定于PPMH/GC，催化葡萄糖氧化并通过FAD/FADH2发生可逆氧化还原
- 交联固定剂：戊二醛（glutaraldehyde），以蒸气交联方式固定GOx，提高电极稳定性
- 缓冲介质：A-PBS（0.05 M乙酸钠+0.05 M磷酸钠+0.1 M KCl，pH 6.0），维持酶活性与电化学环境
- 被测物：葡萄糖（glucose），作为底物被GOx催化并产生安培响应
中文摘要
本研究报道通过接枝和电聚合1,10-菲啰啉一水合物（PMH）实现固定化葡萄糖氧化酶（GOx）的直接电子转移（DET）。通过电化学沉积获得聚-1,10-菲啰啉（PPMH）层，构建PPMH修饰玻璃碳电极（PPMH/GC），并将GOx固定于该电极表面。研究评估了PPMH表面修饰对酶与电极间电子转移及新酶电极电化学/分析参数的影响。结果表明，PPMH/GC电极对GOx的黄腺嘌呤二核苷酸（FAD）辅因子表现出优异的DET，而二茂铁和K3[Fe(CN)6]等氧化还原化合物在PPMH/GC上完全电化学惰性。所得GOx/PPMH/GC电极可作为“直接响应型”葡萄糖生物传感器，对葡萄糖具有优异选择性并显示良好操作稳定性。据作者所知，这是首个在非水介质中电聚合PMH修饰玻璃碳电极并用于葡萄糖生物传感器设计的报道。
英文摘要
This study reports direct electron transfer (DET) from immobilized glucose oxidase (GOx) via grafted and electropolymerized 1,10-phenanthroline monohydrate (PMH). The layer of poly-1,10-phenanthroline (PPMH) was gained via electrochemical deposition, which was used to create the PPMH-modified GC-electrode (PPMH/GC-electrode). Further, the GOx was immobilized on the PPMH/GC-electrode. The effect of surface-modification by the PPMH on the electron-transfer between enzyme and electrode-surface and some other electrochemical/analytical-parameters of newly designed enzymatic-electrode were evaluated. The PPMH/GC-electrode showed superior DET to/from flavine adenine dinucleotide cofactor of GOx, while some redox-compounds including ferrocene and K(3)[Fe(CN)(6)] were completely electrochemically inactive on the PPMH/GC-electrode. It was also found that the resulting GOx/PPMH/GC-electrode functioned as a "direct response type" glucose-biosensor. The biosensor showed excellent selectivity towards glucose and demonstrated good operational-stability. According to our best knowledge, this study is the first scientific report on electrochemical-polymerization of PMH on the GC-electrode in non-aqueous media followed by its application in the design of glucose-biosensor.