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
果糖基缬氨酸（fructosyl valine, FV）、糖化血红蛋白（glycosylated hemoglobin, HbA1c）；样品基质：血清、全血
检测原理
该传感器以FAO为生物识别与催化元件，固定于壳聚糖修饰的Fe3O4–SiO2磁性纳米颗粒/金电极表面。当样品中的FV进入电极界面时，FAO催化FV与O2和H2O发生氧化脱糖反应，生成缬氨酸、D-葡萄糖酮和H2O2。产生的H2O2在电极表面发生电化学还原，形成与FV浓度成正比的安培电流。Fe3O4–SiO2核壳纳米颗粒通过电沉积增大电极电活性面积并改善电子传递，壳聚糖提供氨基以共价固定FAO，从而提高响应和稳定性。该体系无额外信号放大，主要依靠酶催化产H2O2及纳米材料增强电流。
检测灵敏度
LOD: 0.1 mM (S/N = 3)；线性范围: 0 to 2 mM（摘要）；0.1 to 2 mM（结果）
效应效果
传感器在0.1 M磷酸盐缓冲液（pH 7.5）、35 ℃和50 mV s−1下响应最佳，95%稳态响应时间小于4 s。对血清中1 mM和2 mM加标FV的回收率分别为95.0%和98.5%，批内和批间变异系数分别为2.58%和5.63%。与标准自动分析仪法测定20份血清HbA1c相比，相关系数r = 99.19，回归方程y = 1.0281x − 0.4658。葡萄糖、尿素、抗坏血酸和胆红素干扰可忽略。电极4 ℃保存3个月、使用250次后仅损失25%初始活性，显示良好稳定性与重复性。
传感器的构成
- 工作电极基底：金电极（Au，1.0 mm），作为换能器与电子传导基底。
- 纳米修饰层：Fe3O4–SiO2核壳磁性生物纳米颗粒（MNPs），经循环伏安电沉积负载于Au表面，增大电活性面积并改善导电性。
- 表面功能化层：壳聚糖（chitosan）包覆MNPs，引入氨基（-NH2）用于酶固定。
- 交联固定剂：戊二醛（glutaraldehyde，2.5%），与FAO氨基反应形成共价键固定酶。
- 生物催化识别元件：果糖基氨基酸氧化酶（FAO，EC 1.5.3），特异性催化FV氧化脱糖并产生H2O2。
- 信号产物：过氧化氢（H2O2），酶催化产生的电化学活性物质，用于安培电流检测。
- 反应介质：0.1 M磷酸盐缓冲液（pH 7.5），维持酶活性与电化学响应环境。
中文摘要
本文报道了一种基于核壳磁性生物纳米颗粒修饰金电极的高性能安培型果糖基缬氨酸（FV）生物传感器。作者以壳聚糖修饰Fe3O4–SiO2核壳磁性纳米颗粒（MNPs），在其表面引入氨基，并通过戊二醛将果糖基氨基酸氧化酶（FAO）共价固定于电极表面。该传感器在0.1 M磷酸盐缓冲液（pH 7.5）、35 ℃和50 mV s−1扫描速率下表现最佳，对FV的检出限为0.1 mM，线性范围为0–2 mM，响应时间小于4 s。血清中FV加标回收率为95.00%–98.50%，批内和批间变异系数分别小于2.58%和5.63%。电极在4 ℃保存下可重复使用250次，持续3个月，可用于糖化血红蛋白（HbA1c）检测。
英文摘要
A high-performance amperometric fructosyl valine (FV) biosensor was developed, based on immobilization of fructosyl amino-acid oxidase (FAO) on core-shell magnetic bionanoparticles modified gold electrode. Chitosan was used to introduce amino groups onto the surface of core-shell magnetic bionanoparticles (MNPs). With FAO as an enzyme model, a new fructosyl valine biosensor was fabricated. The biosensor showed optimum response, when operated at 50 mVs(-1) in 0.1M potassium phosphate buffer, pH 7.5 and 35°C. The biosensor exhibited excellent sensitivity [the detection limit is down to 0.1mM for FV], fast response time (less than 4s), wide linear range (from 0 to 2mM). Analytical recovery of added FV was 95.00-98.50%. Within batch and between batch coefficients of variation were <2.58% and <5.63%, respectively. The enzyme electrode was used 250 times over 3 months, when stored at 4°C.