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，PBS/缓冲液及RPMI 1640含10% FBS培养基）、ATP（adenosine triphosphate，Tris-HCl/缓冲液及含3 mM甘油体系）
检测原理
ssDNA非共价包裹SWCNT使其水溶，滴涂到Pt/Ir微电极后作为导电模板，电沉积Pt black形成三维纳米复合层，显著扩大电化学活性面积并增强H2O2电催化。葡萄糖传感器中GOx催化葡萄糖与O2生成葡萄糖酸和H2O2；ATP传感器中GK将ATP磷酸基转移给甘油生成甘油-3-磷酸，G3POx氧化甘油-3-磷酸生成H2O2。H2O2在+500 mV下于Pt black/SWCNT界面发生两电子氧化，产生与H2O2浓度成正比的安培电流，因此电流随葡萄糖或ATP浓度增加而增加。ssDNA-SWCNT模板化Pt black沉积是主要放大策略，提高表面面积和电子传递。
检测灵敏度
LOD: 1 mM（葡萄糖）、2 mM（ATP）；线性范围: 最高 7 mM（葡萄糖）、最高 510 mM（ATP）；灵敏度: 817.3 nA/mM（葡萄糖）、45.6 nA/mM（ATP）；R = 0.99（葡萄糖线性响应）；R^2 = 0.99（RPMI 1640 校准）
效应效果
分层方案传感器选择性良好：对生理浓度抗坏血酸、尿酸和治疗浓度对乙酰氨基酚的响应分别仅为葡萄糖响应的7.9%、13.7%和7.2%。在含10% FBS的RPMI 1640培养基中，10 mM葡萄糖校准线性良好（R^2=0.99），55.5 mM加标回收准确率为96.4%。葡萄糖响应时间t95约5 s，ATP约8 s。葡萄糖线性范围覆盖正常血糖约5 mM及细胞培养基5.5 mM；ATP线性范围覆盖人血浆ATP最高11 mM，宽于此前最高50 mM的报道。文中未报告长期稳定性与RSD。作者认为该平台适合生理葡萄糖与ATP微传感。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：Pt/Ir微电极（Pt/Ir microelectrode，51 mm长、0.256 mm杆径、1–2 mm尖端），提供导电基底与电化学换能。
- 纳米材料修饰层：ssDNA-SWCNT（单链DNA修饰单壁碳纳米管，30碱基poly T寡核苷酸非共价包裹HiPco SWCNT），提高水溶性并作为Pt black电沉积模板。
- 纳米材料修饰层：Pt black（铂黑，由0.36%氯铂酸和0.0005%醋酸铅电沉积形成的无定形Pt纳米颗粒簇），提供H2O2电催化氧化活性并扩展三维表面。
- 识别元件：GOx（葡萄糖氧化酶，50 mg/mL PBS），催化葡萄糖氧化生成H2O2，用于葡萄糖传感器。
- 识别元件：GK与G3POx（甘油激酶和甘油-3-磷酸氧化酶，各60 mg/mL Tris-HCl），级联将ATP转化为甘油-3-磷酸并氧化生成H2O2，用于ATP传感器。
- 交联固定剂：glutaraldehyde（戊二醛，2.5%），通过席夫碱将酶共价固定到Pt black/SWCNT表面。
- 辅助固定剂：BSA（牛血清白蛋白，25 mg/mL PBS），用于葡萄糖传感器酶固定混合液，辅助固定并减少非特异吸附。
- 辅助底物：glycerol（甘油，固定液1.6 M、检测前3 mM），作为GK反应底物，用于ATP传感器。
中文摘要
葡萄糖和ATP生物传感器在诊断与研究中具有重要应用，但基于常规材料的传感器灵敏度和空间分辨率较低。作者此前发现单壁碳纳米管（SWCNT）与铂纳米粒子结合可显著提升电化学生物传感器性能，但SWCNT因范德华力导致水溶性差，固定困难。本研究采用单链DNA（ssDNA）修饰SWCNT，提高其在水中的分散性，并探索ssDNA-SWCNT与铂黑（Pt black）在水相中组合的新方案。通过比较不同制备工艺的表面形貌、电化学活性面积和电催化性能，发现分层方案最有效：先滴涂ssDNA-SWCNT，再以其为分子模板电沉积Pt black。基于该平台构建的葡萄糖和ATP微生物传感器分别表现出高灵敏度（817.3 nA/mM和45.6 nA/mM）、宽线性范围（最高7 mM和510 mM）、低检出限（1 mM和2 mM）以及良好选择性。这是首次证明ssDNA-SWCNT/Pt black纳米复合平台可用于构建单酶和多酶生理生物传感器。
英文摘要
Glucose and ATP biosensors have important applications in diagnostics and research. Biosensors based on conventional materials suffer from low sensitivity and low spatial resolution. Our previous work has shown that combining single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) with Pt nanoparticles can significantly enhance the performance of electrochemical biosensors. The immobilization of SWCNTs on biosensors remains challenging due to the aqueous insolubility originating from van der Waals forces. In this study, we used single-stranded DNA (ssDNA) to modify SWCNTs to increase solubility in water. This allowed us to explore new schemes of combining ssDNA-SWCNT and Pt black in aqueous media systems. The result is a nanocomposite with enhanced biosensor performance. The surface morphology, electroactive surface area, and electrocatalytic performance of different fabrication protocols were studied and compared. The ssDNA-SWCNT/Pt black nanocomposite constructed by a layered scheme proved most effective in terms of biosensor activity. The key feature of this protocol is the exploitation of ssDNA-SWCNTs as molecular templates for Pt black electrodeposition. The glucose and ATP microbiosensors fabricated on this platform exhibited high sensitivity (817.3 nA/mM and 45.6 nA/mM, respectively), wide linear range (up to 7 mM and 510 μM), low limit of detection (1 μM and 2 μM) and desirable selectivity. This work is significant to biosensor development because this is the first demonstration of ssDNA-SWCNT/Pt black nanocomposite as a platform for constructing both single-enzyme and multi-enzyme biosensors for physiological applications.