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，D-glucose）；样品基质：0.1 M磷酸盐缓冲液（PBS）及人血浆（human plasma，1:10稀释）
检测原理
GNS–CNS修饰层为GOD提供高导电微环境，使GOD活性中心的FAD与GCE之间发生直接电子转移，在氮饱和PBS中呈现准可逆氧化还原峰。在氧饱和PBS中，GOD催化葡萄糖氧化，同时溶解氧作为电子受体被还原，改变GOD氧化态/还原态比例，导致GOD还原峰电流发生变化。葡萄糖浓度越高，酶催化消耗GOD氧化态越多，峰电流变化量越大。通过循环伏安法监测还原峰电流变化ΔIpc，与葡萄糖浓度在0.4-20 mM内呈线性关系。该过程无需外源标记物，主要依靠GNS–CNS促进电子转移和GOD催化反应实现信号放大。
检测灵敏度
LOD: 0.1 mM (S/N = 3)；线性范围: 0.4-20 mM；回归方程: ΔIpc = 0.017c + 0.12（c单位mM，R = 0.9909）
效应效果
该传感器抗干扰性较好，0.5 mM尿酸和0.1 mM抗坏血酸对1.0 mM葡萄糖检测无明显干扰。检测重现性RSD为4.88%（1.0 mM葡萄糖连续5次），电极制备重现性RSD为4.74%（6个电极，1 mM葡萄糖氧化峰电流）。连续循环100次后峰电流保持初始值的98.87%；4 ℃ PBS中储存14天后，1.0 mM葡萄糖还原峰电流仅下降9.26%。人血浆样品测得葡萄糖6.12 mM，RSD 4.18%，加标回收率96.83%-105.52%。其ΔEp为21 mV、Km为0.12 mM，作者认为可用于临床血糖检测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻璃碳电极（GCE），抛光后作为导电基底与电化学信号读出界面
- 纳米材料修饰层：石墨烯纳米片–碳纳米球混合物（GNS–CNS）水分散液，滴涂干燥，提供导电通道、吸附酶并促进直接电子转移
- 识别元件：葡萄糖氧化酶（GOD），滴涂于GNS–CNS膜上，特异性识别葡萄糖并催化其氧化
- 氧化还原中心：黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD），位于GOD活性中心，参与两电子两质子直接电子转移
- 信号标记物：无外源标记物，GOD内源FAD直接电子转移提供氧化还原信号
中文摘要
本文在恒流条件下电解石墨棒于硝酸钾溶液中，一步“绿色”制备石墨烯纳米片与碳纳米球混合物（GNS–CNS），并经TEM、AFM、SEM、FT-IR、XRD、XPS、TGA和UV–vis表征。该纳米混合物在水中可稳定分散超过一个月。基于该材料构建了葡萄糖电化学传感平台。循环伏安法显示，固定于GNS–CNS/玻璃碳电极（GCE）上的葡萄糖氧化酶（GOD）在-0.488 V（Epa）和-0.509 V（Epc）处呈现一对准可逆氧化还原峰，表明蛋白质与电极间发生直接电子转移。电荷转移系数为0.51，电子转移速率常数为2.64 s-1，表面覆盖量为3.18×10-10 mol cm-2。固定化GOD保持生物活性并催化溶解氧还原。葡萄糖传感器线性范围为0.4-20 mM，检出限为0.1 mM，具有可接受的重现性和储存稳定性。该传感器用于人血浆葡萄糖检测，回收率为96.83%-105.52%，有望用于临床血糖分析。
英文摘要
The graphene nanosheets and carbon nanospheres mixture (GNS-CNS) was prepared by electrolyzing graphite rob in KNO(3) solution under constant current, which was characterized by TEM, AFM, SEM, FT-IR, XRD, XPS, TGA and UV-vis. The nano-mixture can keep stable in water for more than one month. Based on this kind of mixture material, a novel electrochemical biosensing platform for glucose determination was developed. Cyclic voltammetry of glucose oxidase (GOD) immobilized on GNS-CNS/GCE exhibited a pair of well-defined quasi-reversible redox peaks at -0.488 V (E(pa)) and -0.509 V (E(pc)) by direct electron transfer between the protein and the electrode. The charge-transfer coefficient (α) was 0.51, the electron transfer rate constant was 2.64 s(-1) and the surface coverage of HRP was 3.18×10(-10) mol cm(-2). The immobilized GOD could retain its bioactivity and catalyze the reduction of dissolved oxygen. The glucose biosensor has a linear range from 0.4 to 20 mM with detection limit of 0.1 mM. Moreover, the biosensor exhibits acceptable reproducibility and storage stability. The fabricated biosensor was further used to determine glucose in human plasma sample with the recoveries from 96.83% to 105.52%. Therefore, GOD/GNS-CNS/GCE could be promisingly applied to determine blood sugar concentration in the practical clinical analysis.