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）；样品基质：磷酸盐缓冲液（PBS，pH 7.0/7.5）
检测原理
该传感器以金电极为换能器，表面电泳沉积 VLS 法生长的 SiO2NWs，形成三维高比表面积界面；APTES 与 SiO2NWs 表面硅羟基反应引入氨基，GOx 经 EDC/NHS 共价固定于氨基上。检测时，葡萄糖进入电极界面并被 GOx 催化转化，改变界面氧化还原状态；溶液中的 Fe(CN)6^3-/4- 作为氧化还原探针，其电子转移电流随葡萄糖浓度升高而增大。SiO2NWs 增大有效电化学面积并提高酶负载量，Ni 颗粒和 APTES 氨基界面进一步促进电子转移，因此 CV 氧化峰电流与葡萄糖浓度呈线性关系。
检测灵敏度
LOD: 11 mg dl-1；线性范围: 25–300 mg dl-1；灵敏度: 0.463 mA (mg dl-1)-1；回归系数: 0.992；线性方程: I (mA) = 19.744 (mA) + 0.4359 (mA (mg dl-1)-1) Glu. Conc. (mg dl-1)；R^2 = 0.99157；标准偏差: 1.60 mA
效应效果
该电极在 25–300 mg/dL 葡萄糖范围内呈线性响应，检出限为 11 mg/dL，摘要报告灵敏度 0.463 mA (mg/dL)^-1、相关系数 0.992，结果线性方程斜率为 0.4359 mA (mg/dL)^-1、R^2=0.99157，标准偏差 1.60 mA。温度 15–40 °C 下电流随温度升高而增加，Arrhenius 图给出活化能 16.56 kJ/mol，显示固定酶具有较好热稳定性。pH 6.0–8.0 中 pH 7.0 性能最佳，并对 0.5 mM 尿素和 0.25 mM 抗坏血酸表现出选择性。作者认为该平台可用于葡萄糖及其他临床分析物如胆固醇、尿素的检测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：金电极（Au electrode），提供导电基底与电子转移界面
- 纳米材料修饰层：气-液-固法生长二氧化硅纳米线（SiO2NWs），经电泳沉积（EPD）形成三维高比表面积矩阵，增加有效电化学面积
- 辅助沉积/导电层：10 mM 六水合氯化镍（NiCl2·6H2O）作为电泳分散介质，并在 SiO2NWs 表面引入镍（Ni）颗粒，增强氧化还原探针电流
- 硅烷偶联修饰层：3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES），与 SiO2NWs 表面反应形成氨基功能化层，用于共价固定酶
- 识别/催化元件：葡萄糖氧化酶（GOx），通过 EDC/NHS 化学与 APTES 氨基共价结合，催化葡萄糖反应
- 氧化还原探针：0.1 mM 六氰合铁(III/II)酸根（Fe(CN)6^3-/4-），在 PBS 中提供可逆电子转移信号
- 工作缓冲液：10 mM 磷酸盐缓冲液（PBS，pH 7.0/7.5），维持 GOx 活性与电化学测量环境
中文摘要
本文报道了一种基于气-液-固（VLS）法生长二氧化硅纳米线（SiO2NWs）的电化学葡萄糖生物传感器。作者将 SiO2NWs 通过电泳沉积（EPD）负载到金电极表面，并用 3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）修饰纳米线表面，引入氨基；随后采用 N-乙基-N'-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺（EDC）和 N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）化学将葡萄糖氧化酶（GOx）共价固定，形成 GOx/APTES/SiO2NW/Au 生物电极。扫描电镜、透射电镜和循环伏安法用于表征纳米线形貌与电极界面。结果表明，SiO2NWs 可增大有效电化学面积，提高酶负载量并促进电子转移。该电极在 25–300 mg/dL 范围内对葡萄糖呈线性响应，检出限为 11 mg/dL，灵敏度为 0.463 mA (mg/dL)^-1，相关系数为 0.992。
英文摘要
Vapor-liquid-solid (VLS) grown silica nanowires (SiO(2)NWs) have been deposited electrophoretically on a gold electrode and utilized for covalent immobilization of glucose oxidase (GOx). Covalent binding has been achieved via 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES) modification and N-ethyl-N'-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide and N-hydroxysuccinimide chemistry. Scanning electron microscopy, transmission electron microscopy and cyclic voltammetry techniques have been used to characterize SiO(2)NW and GOx/APTES/SiO(2)NW/Au bioelectrode. Electrochemical studies reveal that SiO(2)NW increases the effective electro-active surface area thus resulting in higher loading of enzyme. Response characteristics show linearity in the range of interest 25-300 mg dl(-1), with a detection limit of 11 mg dl(-1), sensitivity: 0.463 µA (mg dl(-1))(-1) and regression coefficient of 0.992.