组成图示
点击图片查看大图 · 依据论文自动绘制
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：PBS（pH 7.4）缓冲液（模拟生理条件）
检测原理
该传感器采用无中介体双酶电化学检测机制。葡萄糖（glucose）进入传感器后，被壳聚糖固定的葡萄糖氧化酶（GOx）催化氧化，生成葡萄糖内酯和过氧化氢（H2O2）。在 -0.1 V（vs Ag/AgCl）低电位下，辣根过氧化物酶（HRP）催化 H2O2 还原，产生与葡萄糖浓度成正比的阴极电流。碳纳米管纸（BP）经电化学活化引入羧基，通过壳聚糖与金薄膜和酶形成稳定界面，并促进电子传递；钛/金基底提供导电和生物相容支撑。由于工作电位低且无需外加中介体，抗坏血酸、尿酸和对乙酰氨基酚等常见干扰物不产生明显响应，从而实现葡萄糖的选择性检测。
检测灵敏度
LOD: 0.01 mM；线性范围: 0.0–9.0 mM（原文摘要为 over 9 mM）；灵敏度: 20 μA mM−1 cm−2；R^2 = 0.993；低浓度线性范围: 0–0.75 mM，R^2 = 0.993
效应效果
该传感器在生理 pH 7.4 的 PBS 中对葡萄糖表现出高选择性：0.1 mM 抗坏血酸、尿酸和对乙酰氨基酚均无显著安培响应，而 1 mM 葡萄糖产生强响应，且无需膜或金属颗粒。稳定性方面，4 ℃保存并每周测试，80 天后仍保留 94% 初始电流；三个传感器前 50 天保留率超过 98%，响应 RSD 为 3.0%。重现性方面，1 mM 葡萄糖连续 10 次测量 RSD 为 3.5%。与文献中多种碳纳米管葡萄糖传感器相比，该无中介体传感器在线性动态范围和稳定性方面具有优势。作者认为其生物相容性和稳健平台可用于实时体内葡萄糖监测、糖尿病管理、医疗诊断和环境监测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：钛片（Ti），提供导电、生物相容和耐腐蚀支撑
- 导电界面层：溅射金薄膜（Au），增强钛与碳纳米管纸之间的电子通信和机械支撑
- 纳米材料修饰层：碳纳米管纸（buckypaper, BP，SWNT 网络），提供高比表面积和导电网络
- 功能化层：电化学活化 BP 表面引入羧基（-COOH），用于与壳聚糖和酶相互作用
- 固定/连接层：壳聚糖（chitosan），连接 Au 与 BP 并固定 GOx 和 HRP
- 识别元件：葡萄糖氧化酶（GOx），催化葡萄糖氧化并生成 H2O2
- 信号催化元件：辣根过氧化物酶（HRP），催化 H2O2 还原产生电化学信号
中文摘要
本文报道了一种基于碳纳米管纸（buckypaper）的新型高性能电化学生物传感器平台。以葡萄糖氧化酶（GOx）为模型酶，构建了生物相容的无中介体葡萄糖生物传感器，并结合安培法和傅里叶变换红外光谱（FTIR）研究了碳纳米管纸对传感器稳定性的影响。结果表明，该传感器对葡萄糖具有灵敏且选择性响应，功能寿命超过80天。所制备的酶传感器对葡萄糖的动态线性范围超过9 mM，检出限为0.01 mM。通过计算表观米氏常数（KappM）为4.67 mM，评价了酶固定效率。此外，该电化学生物传感器表现出高选择性，对常见干扰物如抗坏血酸、尿酸和对乙酰氨基酚无安培响应。本文提出的简便、稳健的碳纳米管纸平台为医疗诊断和环境监测中高性能电化学生物传感器的设计提供了新途径。
英文摘要
Here we report on a novel platform based on buckypaper for the design of high-performance electrochemical biosensors. Using glucose oxidase as a model enzyme, we constructed a biocompatible mediator-free biosensor and studied the potential effect of the buckypaper on the stability of the biosensor with both amperometry and FTIR spectroscopy. The results showed that the biosensor responses sensitively and selectively to glucose with a considerable functional lifetime of over 80 days. The fabricated enzymatic sensor detects glucose with a dynamic linear range of over 9 mM and a detection limit of 0.01 mM. To examine the efficiency of enzyme immobilization, the Michaelis-Menten constant (K(M)(app)) was calculated to be 4.67 mM. In addition, the fabricated electrochemical biosensor shows high selectivity; no amperometric response to the common interference species such as ascorbic acid, uric acid and acetamidophenol was observed. The facile and robust buckypaper-based platform proposed in this study opens the door for the design of high-performance electrochemical biosensors for medical diagnostics and environmental monitoring.