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：PBS 缓冲液、血清
检测原理
该传感器基于 GOD 在纳米片状 SnS2 上的直接电子传递（DET）。SnS2 具有较大比表面积和半导体导电性，使 GOD 中 FAD 氧化还原中心与 GCE 有效接触，无需外源电子介质。在 −0.45 V 下，GOD(FAD) 被还原为 GOD(FADH2)，GOD(FADH2) 随即被溶解氧氧化再生 GOD(FAD) 并生成 H2O2，形成氧还原电催化循环，产生还原电流。加入葡萄糖后，GOD 催化葡萄糖氧化为葡萄糖内酯，使 GOD(FAD) 转化为 GOD(FADH2)，降低 GOD(FAD) 浓度，导致还原电流下降。电流下降量与葡萄糖浓度在 2.5×10−5–1.1×10−3 M 范围内线性相关，从而实现无介质安培检测。
检测灵敏度
LOD: 1.0 × 10−5 M (S/N = 3)；线性范围: 2.5 × 10−5 M–1.1 × 10−3 M；灵敏度: 7.6 ± 0.5 mA M−1 cm−2（摘要）；7.6 ± 0.05 mA M−1 cm−2（正文）
效应效果
该传感器在 8 s 内达到 95% 稳态响应。对 0.1 mM 葡萄糖连续检测 30 次，RSD 为 5.7%；连续检测 40 次后仍保留初始响应的 96%；4 ℃ PBS 中储存 20 d 后活性损失 8%。在 0.1 mM 尿酸和抗坏血酸存在下无明显干扰，选择性良好。血清样品中测得葡萄糖 4.26 mM，与分光光度法 4.45 mM 接近；0.1–0.5 mM 加标回收率为 97%–105%。表观 Michaelis–Menten 常数 KappM 为 1.16 mM，低于文献值 4.4、11.6 和 37.6 mM，表明 GOD 对葡萄糖亲和力高。灵敏度高于多壁碳纳米管、单壁碳纳米角、皂石纳米粒和多孔碳泡沫等体系。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻璃碳电极（GCE），经氧化铝抛光与清洗，作为电子传递基底
- 纳米材料修饰层：纳米片状二硫化锡（SnS2），由 SnCl2·2H2O 与硫粉高温合成，提供大比表面积并促进 GOD 直接电子传递
- 识别元件：葡萄糖氧化酶（GOD），固定化于 SnS2 表面，催化葡萄糖氧化并参与 FAD 直接电子传递
- 固定/封闭层：Nafion，滴涂于 GOD/SnS2 表面，辅助固定 GOD 并稳定电极界面
- 内源氧化还原中心：GOD 黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD），无需外源介质，直接传递电子产生电流信号
- 读出系统：三电极电化学工作站（CHI 852 C），以铂丝为辅助电极、饱和甘汞电极（SCE）为参比电极，安培法读出电流
中文摘要
本文报道了一种基于纳米片状二硫化锡（SnS2）修饰玻璃碳电极（GCE）固定化蛋白质的新型生物传感器。以葡萄糖氧化酶（GOD）为模型，研究了 GOD/纳米片状 SnS2 的直接电化学行为。所制备的 SnS2 具有较大比表面积，可为蛋白质与电极表面之间的电子传递提供有利微环境。采用扫描电子显微镜（SEM）、X 射线衍射（XRD）、紫外-可见光谱、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和循环伏安法（CV）对 GOD/SnS2 体系进行表征。结果显示，固定化在纳米片状 SnS2 上的 GOD 保持天然结构和生物活性，并表现出表面控制的可逆两质子两电子传递反应，表观电子传递速率常数 ks 为 3.68 s−1。该传感器对葡萄糖具有快速安培响应（8 s），线性范围为 2.5×10−5 M 至 1.1×10−3 M，信噪比为 3 时检出限为 1.0×10−5 M，灵敏度为 7.6±0.5 mA M−1 cm−2。所构建传感器具有可接受的操作稳定性、良好重现性和优异选择性，可在 −0.45 V 下用于无介质葡萄糖检测，为构建高性能电化学生物传感器提供了新途径。
英文摘要
A novel biosensor is developed based on immobilization of proteins on nanoflake-like SnS₂ modified glass carbon electrode (GCE). With glucose oxidase (GOD) as a model, direct electrochemistry of the GOD/nanoflake-like SnS₂ is studied. The prepared SnS₂ has large surface area and can offer favorable microenvironment for facilitating the electron transfer between protein and electrode surface. The properties of GOD/SnS₂ are characterized by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), UV-vis spectroscopy, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and cyclic voltammetry (CV), respectively. The immobilized enzyme on nanoflake-like SnS₂ retains its native structure and bioactivity and exhibits a surface-controlled, reversible two-proton and two-electron transfer reaction with the apparent electron transfer rate constant (k(s)) of 3.68 s⁻¹. The proposed biosensor shows fast amperometric response (8s) to glucose with a wide linear range from 2.5 × 10⁻⁵ M to 1.1 × 10⁻³ M, a low detection limit of 1.0 × 10⁻⁵ M at signal-to-noise of 3 and good sensitivity (7.6 ± 0.5 mA M⁻¹ cm⁻²). The resulting biosensor has acceptable operational stability, good reproducibility and excellent selectivity and can be successfully applied in the reagentless glucose sensing at -0.45 V. It should be worthwhile noting that it opens a new avenue for fabricating excellent electrochemical biosensor.