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：人血浆（human plasma，50倍稀释）、0.05 M磷酸盐缓冲液（PB，pH 7.5）
检测原理
该传感器以葡萄糖氧化酶（GOD）为识别元件，以PdNPs/CS-GR修饰玻璃碳电极为换能界面。葡萄糖在GOD催化下与溶解氧反应生成葡萄糖酸和过氧化氢（H2O2）。生成的H2O2在PdNPs/CS-GR复合膜表面发生电化学氧化，PdNPs提供高效电催化活性，石墨烯（GR）提供低电阻电子传导通道，壳聚糖（CS）维持酶活性并支持高酶负载。氧化产生的电子经复合膜传递至GCE，形成与葡萄糖浓度成正比的安培电流。在+0.7 V下灵敏度较高，在人血浆检测中改用-0.05 V以降低抗坏血酸和尿酸干扰。
检测灵敏度
LOD: 0.2 μM (S/N = 3)；线性范围: 1.0 μM–1.0 mM；灵敏度: 31.2 μA mM−1 cm−2；R^2 = 0.991
效应效果
传感器响应时间小于10 s，0.08 mM葡萄糖连续10次测量RSD为3.8%，5个电极批间RSD为5.1%。连续60次检测后保留91%响应；4 ℃磷酸盐缓冲液中保存1周保留94%，3周保留80%。0.7 V下0.2 mM抗坏血酸和0.5 mM尿酸干扰显著，改用-0.05 V后干扰不显著，灵敏度约为原来的93%。对5份50倍稀释人血浆样品标准加入法检测，回收率92.5%–105.3%。与碳纳米材料葡萄糖传感器相比，其线性范围较宽、检出限较低、灵敏度较高，Kappm 1.2 mM表明酶亲和力增强，作者认为该复合膜适用于多种氧化酶型电化学生物传感器。
传感器的构成
- 基底电极：玻璃碳电极（GCE，4 mm），作为导电基底与电子转移动力
- 纳米复合修饰层：壳聚糖接枝石墨烯（CS-GR）纳米片，提供水溶性、生物相容性和导电通道
- 电催化放大层：钯纳米粒子（PdNPs，2–9 nm，多数4–5 nm），原位还原负载于CS-GR，催化H2O2氧化
- 交联固定层：戊二醛（glutaric dialdehyde，0.5%），用于共价交联固定酶
- 识别元件：葡萄糖氧化酶（GOD，4 mg/mL），催化葡萄糖氧化生成H2O2
- 检测介质：0.05 M磷酸盐缓冲液（PB，pH 7.5），用于洗涤、储存和安培检测
中文摘要
本研究将石墨烯（GR）与壳聚糖（CS）共价接枝，制备壳聚糖接枝石墨烯（CS-GR），以提高其生物相容性和亲水性，用于生物传感器构建。通过原位还原法在CS-GR上负载钯纳米粒子（PdNPs），获得PdNPs/CS-GR纳米复合材料。TEM、SEM、FTIR、拉曼和XRD结果表明，CS成功接枝且未破坏GR结构，PdNPs密集分散于CS-GR片层表面且无明显聚集。随后将葡萄糖氧化酶（GOD）共价固定于PdNPs/CS-GR修饰的玻璃碳电极（GCE）上，构建新型葡萄糖生物传感器。得益于PdNPs与GR的协同作用，该复合膜对H2O2具有优异电催化活性，并有利于酶的高负载。传感器对葡萄糖灵敏度为31.2 μA mM−1 cm−2，线性范围为1.0 μM–1.0 mM，检出限为0.2 μM（S/N=3），表观米氏常数为1.2 mM，表明酶对葡萄糖亲和力增强。结果表明PdNPs/CS-GR复合材料在多种电化学生物传感器构建中具有应用潜力。
英文摘要
Graphene (GR) was covalently functionalized with chitosan (CS) to improve its biocompatibility and hydrophilicity for the preparation of biosensors. The CS-grafted GR (CS-GR) rendered water-soluble nanocomposites that were readily decorated with palladium nanoparticles (PdNPs) using in situ reduction. Results with TEM, SEM, FTIR, Raman and XRD revealed that CS was successfully grafted without destroying the structure of GR, and PdNPs were densely decorated on CS-GR sheets with no aggregation occurring. A novel glucose biosensor was then developed through covalently immobilizing glucose oxidase (GOD) on a glassy carbon electrode modified with the PdNPs/CS-GR nanocomposite film. Due to synergistic effect of PdNPs and GR, the PdNPs/CS-GR nanocomposite film exhibited excellent electrocatalytical activity toward H(2)O(2) and facilitated high loading of enzymes. The biosensor demonstrated high sensitivity of 31.2 μA mM(-1)cm(-2) for glucose with a wide linear range from 1.0 μM to 1.0mM as well as a low detection limit of 0.2 μM (S/N=3). The low Michaelis-Menten constant (1.2mM) suggested enhanced enzyme affinity to glucose. These results indicated that PdNPs/CS-GR nanocomposites held great potential for construction of a variety of electrochemical biosensors.