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
谷氨酸（glutamate）；样品基质：大鼠纹状体脑内微透析液（aCSF灌注）
检测原理
谷氨酸进入电极表面后，被固定化的谷氨酸氧化酶（GlutaOx）催化氧化，生成等摩尔过氧化氢（H2O2）。PAMAM包埋铂纳米颗粒（PAMAM/Pt）作为无介质电催化层，在-200 mV（vs. SCE）对H2O2还原具有强催化活性，使H2O2在电极表面发生电子转移并产生阴极电流。MWCNTs提供导电通道并分散PAMAM/Pt，Nafion膜阻挡干扰物。谷氨酸浓度越高，酶促生成H2O2越多，安培电流越大，因此电流响应与谷氨酸浓度呈线性关系。在线微透析系统连续输送纹状体透析液，实现近实时检测。
检测灵敏度
LOD: 0.5 μM (S/N=3)；线性范围: 1.0 μM–50.0 μM；灵敏度: 1.74±0.02 nA·μM−1；γ=0.9997
效应效果
该传感器在-200 mV工作电位下对0.2 mM抗坏血酸（AA）和1.0 μM多巴胺（DA）无可测响应，抗干扰能力强。连续使用至少6天（每天5–6 h）无明显日间变化，4°C储存2周后保留约86%初始活性；10 μM谷氨酸连续5次测定RSD为4.2%（n=5）。微透析探针相对回收率为21%（2.0 μL/min）。大鼠纹状体基础谷氨酸浓度为5.80±0.12 μM（n=3），与文献报道一致；灵敏度与氧化还原水凝胶平面金电极及聚吡咯膜谷氨酸生物传感器相当。作者认为该方法适合生理与病理研究中脑内谷氨酸连续监测。
传感器的构成
- 工作电极基底：玻璃碳电极（GC），提供导电基底与电子转导
- 导电修饰层：多壁碳纳米管（MWCNTs），增强导电性并负载PAMAM/Pt
- 电催化层：PAMAM包埋铂纳米颗粒（PAMAM/Pt），无介质催化H2O2还原
- 识别元件：谷氨酸氧化酶（GlutaOx），催化谷氨酸氧化生成H2O2
- 酶固定层：聚乙烯亚胺（PEI）与25%戊二醛交联，固定并稳定谷氨酸氧化酶
- 抗干扰膜：Nafion，阻挡潜在干扰物
- 在线采样/换能系统：微透析探针、薄层电化学流动池（GC/不锈钢/SCE）与微透析泵，实现脑内透析液连续输送与安培检测
中文摘要
本研究合成氨基末端聚酰胺胺（PAMAM）树状大分子包埋铂纳米颗粒（PAMAM/Pt）纳米复合材料，并开发基于PAMAM/Pt和多壁碳纳米管（MWCNTs）的新型安培法H2O2生物传感器。通过透射电子显微镜（TEM）、线性扫描伏安法（LSV）和安培i-t曲线对MWCNTs/PAMAM/Pt膜进行表征，结果表明其在-200 mV（vs. SCE）对H2O2还原具有优异电催化响应，且无需辣根过氧化物酶（HRP）参与。固定谷氨酸氧化酶（GlutaOx）后构建出有效谷氨酸生物传感器，并结合在线微透析系统实现体内谷氨酸检测。该谷氨酸生物传感器线性范围为1.0–50.0 μM，检出限为0.5 μM（S/N=3）。利用该在线系统连续检测大鼠纹状体谷氨酸基础水平，结果为5.80±0.12 μM（n=3）。该方法灵敏、选择性良好，可能进一步应用于生理和病理研究。
英文摘要
In this work, an amine-terminated poly (amidoamine) dendrimer containing Pt nanoparticles (PAMAM/Pt) nanocomposite was synthesized and a novel amperometric H(2)O(2) biosensor based on PAMAM/Pt and MWCNTs was developed. The resulting film of MWCNTs/PAMAM/Pt was characterized by transmission electron microscopy (TEM), linear sweep voltammetry (LSV) and amperometric i-t curve. It demonstrates excellent electrocatalytic responses toward the reduction of H(2)O(2) at -200 mV (vs.SCE) without HRP participation. Immobilized with glutamate oxidase (GlutaOx), an effective glutamate biosensor, was fabricated, and the in vivo detection for glutamate was realized combining with the on-line microdialysis system. The glutamate biosensor showed good linear range from 1.0 μM to 50.0 μM with the detection limit of 0.5 μM (S/N=3). The basal level of glutamate in the striatum of rat was detected continuously with this on-line system and was calculated to be 5.80±0.12 μM (n=3). This method was proved to be sensitive and selective and may be feasible in the further application of physiology and pathology.