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, d-glucose）；样品基质：0.1 M PBS（pH 7.0）及人体血液（human blood，标准加入法）
检测原理
该传感器基于葡萄糖氧化酶（GOD）的无中介体直接电子转移。GOD固定于有序介孔碳–金纳米颗粒（OMC–Au）修饰的玻碳电极上，其FAD/FADH2辅基可直接与电极交换电子。在氧饱和PBS中，GOD催化葡萄糖氧化：葡萄糖+GOD(FAD)→葡萄糖内酯+GOD(FADH2)；同时GOD-FADH2可被O2氧化再生并产生H2O2。加入葡萄糖后，GOD(FAD)被消耗并抑制电催化氧还原过程，使−0.4 V附近FAD还原峰电流随葡萄糖浓度升高而线性下降。OMC提供大孔道和比表面积，AuNPs提高导电性与生物相容性，加速电子传递，因此DPV还原电流变化可作为葡萄糖浓度的电化学信号。
检测灵敏度
线性范围: 0.05–20.0 mM；分段线性: 0.05–0.3 mM (r = 0.998)、0.3–20 mM (r = 0.998)；灵敏度: 4.34 μA mM−1 和 0.96 μA mM−1（原文分别报告为低、高浓度区）；校准方程: I (μA) = −68.36 + 0.954C (mM) (r = 0.998)、I (μA) = −74.71 + 4.341C (mM) (r = 0.998)
效应效果
选择性方面，0.1 mM抗坏血酸（AA）和0.1 mM尿酸（UA）仅使1.0 mM葡萄糖的还原电流分别增加1.6%和2.5%，表明低工作电位下抗干扰良好。重现性方面，同一电极对1.0 mM葡萄糖连续5次测量RSD为3.4%，5个独立制备电极RSD为5.2%。稳定性方面，4 ℃保存30天后GOD/OMC–Au/GC电极保留88%初始响应，而GOD/OMC/GC保留74%；连续循环伏安50圈后无明显下降，对照电极损失9%。实际人体血液标准加入法平均回收率为99.97%和100.2%，与医院检测结果一致。作者认为其灵敏度与线性范围优于表1中多种纳米材料葡萄糖传感器，具有应用潜力。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻碳电极（GC electrode），经1.0、0.3、0.05 μm氧化铝抛光及超声清洗，作为工作电极。
- 纳米材料修饰层：有序介孔碳–金纳米颗粒纳米复合材料（OMC–Au nanocomposites），由有序介孔碳（OMC）负载平均粒径4.4 nm的金纳米颗粒（AuNPs，约17 wt% Au）组成，提供高比表面积、导电性和生物相容性。
- 识别元件：葡萄糖氧化酶（GOD，EC 1.1.3.4），固定于OMC–Au表面，催化葡萄糖氧化并实现FAD/FADH2直接电子转移。
- 信号标记物：无（mediator-free），以GOD自身FAD/FADH2辅基作为电子转移中心。
中文摘要
本研究通过一步化学还原法合成有序介孔碳–金纳米颗粒（OMC–Au）纳米复合材料。利用有序介孔碳（OMC）的大比表面积、高导电性以及OMC与金纳米颗粒（AuNPs）的良好生物相容性，将葡萄糖氧化酶（GOD）固定于OMC–Au修饰的玻碳（GC）电极表面，构建了无中介体葡萄糖生物传感器。该体系实现了GOD与电极之间的直接电子转移，电子转移速率常数ks为5.03 s−1，固定GOD的表观米氏常数KappM为0.6 mM。传感器对葡萄糖的线性范围为0.05–20.0 mM，并表现出良好的重现性、优异的稳定性，以及对抗坏血酸和尿酸的弱干扰。结果表明，OMC–Au纳米复合材料可为酶固定化提供有利微环境，加速电子传递，提高葡萄糖检测性能。
英文摘要
Ordered mesoporous carbon-Au nanoparticles (OMC-Au) nanocomposites were synthesized by a one-step chemical reduction route. Due to the large surface area and high conductivity of OMC, good biocompatibility of OMC and Au nanoparticles, a mediator-free glucose biosensor was fabricated by immobilizing glucose oxidase (GOD) on the OMC-Au nanocomposites modified glassy carbon (GC) electrode. Direct electron transfer between GOD and the electrode was achieved and the electron transfer rate constant (k(s)) was calculated to be 5.03 s(-1). The Michalis-Menten constant (K(M)(app)) value of GOD immobilized on the OMC-Au/GC electrode surface was found to be 0.6 mM. The glucose biosensor exhibits a linear range from 0.05 to 20.0 mM. This biosensor also shows good reproducibility, excellent stability and the negligible interferences from ascorbic acid and uric acid.