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, Glc），样品基质：0.1 M 磷酸盐缓冲液（pH 7.0）；作者提及可用于血糖监测
检测原理
葡萄糖氧化酶（GOx）识别并催化葡萄糖氧化为葡萄糖内酯，同时其 FAD 活性中心被还原。固定在壳聚糖网络中的五氰基铁酸盐（PCF-Pyr）作为氧化还原介质，通过 Fe(II)/Fe(III) 可逆电对接受来自还原态酶的电子，并在玻璃碳电极表面被氧化再生，形成电子跳跃通路。碳纳米管（CNTs）嵌入聚合物网络后提高界面导电性，降低电荷转移电阻，使电子从酶到电极的传递更快。在 +0.35 V vs Ag/AgCl 施加阶跃电位时，介质氧化产生与葡萄糖浓度成正比的稳态安培电流；低浓度下电流随浓度线性增加，高浓度下受酶动力学限制出现平台。
检测灵敏度
LOD: 0.107 mM (PCF-Pyr-Ch/GOx/C)；线性范围: 0.8–4.0 mM；灵敏度斜率: 0.0231 μA mM−1；灵敏度: 0.02 μA mM−1；R = 0.98；LOD: 0.031 mM (PCF-Pyr-Ch/GOx/CNTs/C)；线性范围: 0.1–1.0 mM；灵敏度斜率: 0.45776 μA mM−1；灵敏度: 0.46 μA mM−1；R = 0.998
效应效果
两种平台在 +0.35 V 下快速响应葡萄糖，稳态时间 <50 s。含 CNTs 的 PCF-Pyr-Ch/GOx/CNTs/C 灵敏度 0.46 μA mM−1、检测限 0.031 mM、线性范围 0.1–1.0 mM；无 CNTs 的 PCF-Pyr-Ch/GOx/C 为 0.02 μA mM−1、0.107 mM、0.8–4.0 mM。Km 由 4.71±0.86 mM 降至 0.54±0.12 mM。0.5 mM 葡萄糖 RSD 分别为 2.6% 和 5.8%；4 °C 储存 20 天后保留约 75% 和 90%。文中未报告实际样品回收率。作者认为该无试剂平台操作简便、性能与文献相当，适合血糖监测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻璃碳电极（glassy carbon electrode, C），经金刚石抛光和 NaOH 活化，提供电子转导界面
- 聚合物修饰层：壳聚糖（chitosan, Ch）网络，成膜、黏附、亲水微环境，承载酶和纳米管
- 氧化还原介质修饰层：五氰基铁酸盐(II)/4-吡啶甲醛修饰壳聚糖（PCF-Pyr-Ch），通过席夫碱/NaBH4 还原 N-烷基化和配位结合，提供固定氧化还原中心
- 纳米导电层：多壁碳纳米管（multi-walled carbon nanotubes, CNTs/MWNTs），增强导电性和电子转移，提高灵敏度
- 识别元件：葡萄糖氧化酶（glucose oxidase, GOx），催化葡萄糖氧化，通过静电作用与阳离子壳聚糖复合固定
- 信号读出：电化学工作站/安培检测，在 +0.35 V vs Ag/AgCl 读取稳态电流
中文摘要
本文报道了一种纳米结构生物传感器平台的设计、表征与应用。该平台通过将三种组分固定于玻璃碳电极（C）表面构建：预先用氧化还原介质五氰基铁酸盐/4-吡啶甲醛修饰的壳聚糖聚合物网络（PCF-Pyr-Ch）、葡萄糖氧化酶（GOx）以及碳纳米管（CNTs）。为评估纳米材料对分析器件性能的影响，作者同时制备了不含碳纳米管的对照生物传感器。两种传感平台在磷酸盐缓冲液中经原子力显微镜（AFM）表征。在葡萄糖存在下，两个体系均表现出明显的电催化活性，并可在相对于 Ag/AgCl +0.35 V 处对葡萄糖进行安培测定。研究从灵敏度、检测限和线性响应范围等方面评价了两种生物传感器的性能，并进一步评估了碳纳米管对分析响应的增强作用。
英文摘要
The design, characterization and applicability of a nanostructured biosensor platform are described. The biosensor is developed through the immobilization of three components: a polymeric chitosan network previously modified with a redox mediator (denoted as PCF-Pyr-Ch), an enzyme (glucose oxidase, chosen as a model) and carbon nanotubes onto a solid glassy carbon electrode (C). In order to assess the influence of the nanomaterial in the performance of the resulting analytical device, a second biosensor, free of carbon nanotubes, is developed. The characterization of both biosensing platforms was performed in aqueous phosphate buffer solutions using atomic force microscopy technique. In the presence of glucose, both systems exhibit a clear electrocatalytic activity, and glucose could be amperometrically determined at +0.35 V versus Ag/AgCl. The performance of both biosensors was evaluated in terms of sensitivity, detection limit and linear response range. Finally, the enhancement of the analytical response induced by the presence of carbon nanotubes was evaluated.