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）、过氧化氢（H2O2）；样品基质：0.1 M 磷酸盐缓冲液（PBS，pH 7.2）
检测原理
在葡萄糖检测中，固定于介孔聚苯胺（PANI-SDS-P123）中的葡萄糖氧化酶（GOx）催化葡萄糖氧化为葡萄糖酸并产生过氧化氢（H2O2）。生成的 H2O2 扩散至 PANI 纳米孔道内的活性位点，在 Pt 工作电极上发生电催化氧化：H2O2 → 2H+ + O2 + 2e−。电子经导电 PANI 传递至 Pt 电极，恒电位仪在固定电位下记录安培电流。由于介孔 PANI 具有大比表面积、高孔隙率和良好导电性，可增强底物传质、提高 GOx 负载与电子转移速率，因此电流随葡萄糖浓度升高而增大。对 H2O2 的直接检测则依靠 PANI 对 H2O2 的电催化氧化/还原，电流与 H2O2 浓度成正比。
检测灵敏度
H2O2：线性范围: 1–45 mM（PANI-SDS-P123）；线性响应上限: 20 mM（PANI）；灵敏度斜率: 2.27 μA/mM（PANI-SDS-P123）、0.77 μA/mM（PANI）。葡萄糖：线性范围: 1–20 mM（PANI-SDS-P123/GOx）；线性响应上限: 10 mM（PANI/GOx）。
效应效果
与常规 PANI 相比，PANI-SDS-P123 电极对 H2O2 的电催化响应更强：40 mM H2O2 在 0.6 V 下的电流分别为 88.8 μA（PANI-SDS-P123）、67 μA（PANI-SDS-BRIJ35）和 58.6 μA（PANI）；H2O2 灵敏度为 2.27 μA/mM，高于 PANI 的 0.77 μA/mM，线性范围由 1–20 mM 扩展至 1–45 mM。葡萄糖传感器中，PANI-SDS-P123/GOx 的线性范围为 1–20 mM，而 PANI/GOx 仅 1–10 mM。连续安培实验表明固定化 GOx 在聚合物基质中保持稳定。作者认为介孔结构提供大比表面积、高孔隙率和良好导电性，有利于酶固定、底物传质和快速电子转移，可作为高性能葡萄糖及其他酶生物传感器平台。
传感器的构成
- 工作电极基底：Pt 圆盘电极（2 mm），作为导电基底与电子换能器
- 介孔导电聚合物修饰层：PANI-SDS-P123（SDS 与 Pluronic P123 双模板制备的介孔聚苯胺），提供高比表面积、纳米孔道和电催化活性位点
- 交联固定层：1% 戊二醛（glutaraldehyde），用于交联固定葡萄糖氧化酶
- 识别元件：葡萄糖氧化酶（GOx），催化葡萄糖氧化并产生 H2O2
- 信号中间体：H2O2（葡萄糖氧化酶催化葡萄糖产生的过氧化氢），在 PANI 表面发生电催化氧化产生电流
- 参比电极：Ag/AgCl（KCl 盐桥），提供稳定电位参考
- 对电极：Pt 箔，完成三电极电化学回路
- 电解液：0.1 M 磷酸盐缓冲液（PBS，pH 7.2），维持酶活性和离子传导
中文摘要
本文报道了一种利用阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）与非离子聚合物表面活性剂（聚乙二醇 PEG、Pluronic P123 和 Brij-35）混合自组装制备介孔结构聚苯胺（PANI）的方法。所得材料经 X 射线衍射、扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱和紫外-可见光谱进行表征，证实混合模板可诱导形成有序介孔结构，并在去除表面活性剂后保持孔道有序性。将介孔 PANI 用于构建电化学传感器，其对过氧化氢（H2O2）和葡萄糖的电催化响应明显优于常规 PANI。作者认为，介孔 PANI 具有较大比表面积和纳米孔道，可增强 H2O2 或葡萄糖分子向活性位点的传质与可及性，从而提高电极电流。该策略为制备聚苯胺基高性能葡萄糖及其他生物传感器提供了新的材料平台。
英文摘要
Mesostructured polyaniline was prepared by the self-assembly of a mixture of an anionic surfactant, sodium dodecylsulfate and a non-ionic polymeric surfactant (polyethylene glycol, and block-co-polymers such as Pluronic P123 and Brij-35). Materials were characterized by a complementary combination of X-ray diffraction, Scanning electron microscopy, Fourier-transform infrared spectrometer and UV-visible spectrophotometer. Mesostructured polyaniline was used for construction of biosensor, which displayed excellent electrocatalytic response for the detection of H(2)O(2) and glucose compared to conventional polyaniline. The electrocatalytic response observed in the case of mesostructured polyaniline can be correlated with the large surface area and nanopores which enhances the accessibility of H(2)O(2)/glucose molecule to the active site that result in high observed current. The methodology adopted in the present study provides a new platform for the fabrication of polyaniline based high-performance glucose and other biosensors.