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），样品基质为人血浆（human plasma）及 0.5 M KCl 缓冲液
检测原理
该传感器以玻璃碳电极为换能器，壳聚糖膜固定葡萄糖氧化酶。检测时，葡萄糖进入 GOx/CHIT 膜，GOx 催化葡萄糖氧化，并以三价铁氰化根 Fe(CN)6^3- 为电子受体，生成亚铁氰化根 Fe(CN)6^4-。壳聚糖的胺基可螯合 Nd3+，在电极表面提供成核位点；酶促生成的 Fe(CN)6^4- 与 Nd3+ 反应，在膜表面沉淀形成钕亚铁氰化物（NdHCF）纳米颗粒。葡萄糖浓度越高，生成的 Fe(CN)6^4- 越多，沉积的 NdHCF 纳米颗粒越多。NdHCF 具有可逆氧化还原行为，其方波伏安峰电流随葡萄糖浓度增加而增大。该过程属于酶催化诱导纳米颗粒沉积的信号放大策略，需在除氧条件下进行，以避免 O2 与 Fe(CN)6^3- 竞争。
检测灵敏度
LOD: 5 μM (S/N = 3)；线性范围: 0.01–10.0 mM；R^2 = 0.9946
效应效果
该传感器抗干扰能力较好：尿酸、抗坏血酸和 L-半胱氨酸在 20 倍葡萄糖浓度下，相对响应偏差小于 5.0%（n=10）；Fe3+、Cu2+、Co2+ 和 Ni2+ 等金属离子会与 Fe(CN)6^3- 沉淀，需限制在 1.0 mM 以内，相对误差可控制在 5.0%。电极在空白 0.5 M KCl 溶液中循环 20 次，电流响应保持稳定；6 个电极的阳极电流 RSD 为 8.5%。人血浆样品中葡萄糖平均值为 5.4 mM，三次回收率为 97.6%–104.2%。作者认为该酶促纳米颗粒沉积策略可避免常见干扰，具有实际样品葡萄糖检测的应用前景。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻璃碳电极（GCE），经抛光清洗，作为电化学换能器
- 固定化/修饰层：壳聚糖（CHIT）膜，固定葡萄糖氧化酶并提供胺基螯合钕离子的成核位点
- 交联剂：戊二醛（GA），交联葡萄糖氧化酶与壳聚糖，增强膜稳定性
- 识别/催化元件：葡萄糖氧化酶（GOx），催化葡萄糖氧化并将三价铁氰化根还原为亚铁氰化根
- 信号标记/放大元件：钕亚铁氰化物（NdHCF）纳米颗粒（NPs），由酶促生成的亚铁氰化根与钕离子沉淀形成，提供可逆氧化还原信号
- 反应介质/电子受体：三价铁氰化根 Fe(CN)6^3- 和钕离子 Nd3+，作为酶促反应电子受体和沉淀前驱体
- 支持电解质：0.5 M KCl 溶液，提供离子导电并参与 NdHCF 晶格中 K+ 扩散
- 检测读出：CHI660A 电化学工作站，采用方波伏安法（SWV）记录峰电流
中文摘要
本文报道了一种基于酶促反应诱导钕亚铁氰化物（NdHCF）纳米颗粒在葡萄糖氧化酶/壳聚糖（GOx/CHIT）修饰玻璃碳电极表面形成的葡萄糖电化学生物传感器。壳聚糖不仅作为葡萄糖氧化酶的固定化基质，还通过其胺基螯合钕离子，为 NdHCF 纳米颗粒的生长提供活性成核位点。在优化条件下，反应体系含 1.0 mM Nd3+ 和 20.0 mM Fe(CN)6^3-。葡萄糖氧化酶催化葡萄糖氧化，使 Fe(CN)6^3- 还原为 Fe(CN)6^4-，后者与 Nd3+ 在电极表面沉淀生成 NdHCF 纳米颗粒。该体系表观 Michaelis–Menten 常数为 7.5 mM，葡萄糖线性检测范围为 0.01–10.0 mM，相关系数为 0.9946，检出限为 5 μM（S/N = 3）。此外，该传感器对常见干扰物具有较好耐受性，可用于人血浆样品中葡萄糖的测定。
英文摘要
The formation of neodymium hexacyanoferrate (NdHCF) nanoparticles (NPs) on the surface of glucose oxidase/chitosan (GOx/CHIT) modified glass carbon electrode induced by enzymatic reaction was described and characterized. CHIT can be used not only as enzyme immobilizer, but also to provide active sites for NPs growth. Results showed that the optimized conditions of the GOx/CHIT film induced NdHCF NPs for the biosensing of glucose were 1.0mM Nd(3+) and 20.0mM Fe(CN)(6)(3-). The biocatalyzed generation of NdHCF NPs enabled the development of an electrochemical biosensor for glucose. The calculated apparent Michaelis-Menten constant was 7.5mM. The linear range for glucose detection was 0.01-10.0mM with the correlation coefficient of 0.9946, and the detection limit was 5 microM (S/N=3). Furthermore, this system avoids the interferences of other species during the biosensing process and can be used for the determination of glucose in human plasma samples.