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，0.2 M，pH 7.4），饱和O2或N2条件
检测原理
传感器基于葡萄糖氧化酶（GOD）催化葡萄糖氧化并消耗溶解氧（O2）的反应。GOD通过壳聚糖（CS）正电荷与酶负电荷静电自组装固定于石墨烯片（GP）表面，GP提供高导电通道并增大电极界面面积，有利于电子传递。在饱和O2的PBS中，GP对O2还原具有电催化活性，在−0.79 V附近产生还原电流。当葡萄糖浓度升高时，GOD催化氧化葡萄糖消耗O2，使电极附近O2浓度降低，O2还原电流随之减小，形成负响应。通过安培法记录该电流变化即可定量葡萄糖。
检测灵敏度
LOD: 20 μM (S/N=3)；线性范围: 2–22 mM；R = 0.9987
效应效果
该传感器在0.2 M PBS（pH 7.4）中对葡萄糖表现出良好电化学响应，安培法在−0.79 V下获得2–22 mM线性范围，R=0.9987，检出限为20 μM（S/N=3）。对照实验表明，单独GOD/GCE或GP/GCE均不能因葡萄糖加入产生明显还原电流变化，说明GP与GOD协同作用对检测至关重要。作者将本传感器与已报道葡萄糖传感器比较，认为其检出限相对较低、线性范围较大。CS功能化GP分散液可稳定数月，方法绿色、低成本，适合规模化制备石墨烯–酶纳米结构。
传感器的构成
- 基底电极：玻碳电极（GCE），经1.0和0.3 μm氧化铝抛光，作为工作电极与电子转导基底
- 纳米材料修饰层：壳聚糖（CS）功能化石墨烯片（GP），由氧化石墨烯（GO）经CS化学还原和稳定化制得，提供导电通道并增大界面面积
- 识别元件：葡萄糖氧化酶（GOD），通过CS正电荷与GOD负电荷静电自组装负载于GP表面，催化葡萄糖氧化
- 信号介质：溶解氧（O2），作为GOD催化反应的电子受体，其还原电流随葡萄糖浓度升高而降低
- 缓冲介质：磷酸盐缓冲液（PBS，0.2 M，pH 7.4），维持酶活性与电化学测量环境
中文摘要
本文报道了一种通过静电自组装制备石墨烯片–葡萄糖氧化酶（GP–GOD）纳米结构并用于葡萄糖检测的电化学生物传感器。首先以壳聚糖（CS）作为还原剂和稳定剂，在水溶液中化学还原氧化石墨烯（GO），获得稳定的石墨烯片（GP）水分散液；随后利用CS质子化后带正电荷与葡萄糖氧化酶（GOD）带负电荷之间的静电吸引，使GOD自组装到GP表面，形成GP–GOD纳米结构。采用紫外–可见光谱、X射线衍射、透射电镜、扫描电镜和X射线光电子能谱对GP及GP–GOD进行了表征。将GP–GOD沉积于玻碳电极（GCE）表面构建葡萄糖传感器。结果表明，该传感器对葡萄糖具有良好响应，线性检测范围为2–22 mM（R=0.9987），信噪比为3时检出限约为20 μM。
英文摘要
Graphene platelet-glucose oxidase (GP-GOD) nanostructures have been prepared through self-assembly of GOD and chitosan (CS) functionalized GPs by electrostatic attraction in aqueous solution. The stable aqueous dispersion of GPs was prepared by chemical reduction of graphene oxide with the use of CS as a reducing and stabilizing agent. UV-vis spectroscopy, X-ray diffraction, transmission electron microscopy, scanning electron microscopy and X-ray photoelectron spectroscopy were used to characterize the resulting GPs and GP-GOD nanostructures. Furthermore, a glucose biosensor was constructed by deposition of the resultant GP-GOD on the surface of glassy carbon electrode. It was found that the resulting biosensor exhibits good response to glucose. The linear detection range is estimated to be from 2 to 22 mM (r=0.9987), and the detection limit is estimated to be 20 μM at a signal-to-noise ratio of 3.