组成图示
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传感器类型
电化学发光(ECL)生物传感器
检测对象
葡萄糖（glucose, Glc）；样品基质：人血清（human serum）及缓冲液/加标血清
检测原理
该传感器基于CdTe量子点（QDs）的电化学发光（ECL）与葡萄糖氧化酶（GOx）催化反应。在pH 9.0 HCl-Tris缓冲液中，SPCE工作电极在约-0.89 V阴极电位下将QDs还原为电子注入态QD-。溶解O2作为内源共反应物与QD-反应生成激发态QDs*，随后退激发射ECL；酶反应生成的H2O2也可作为共反应物，但效率低于O2。当葡萄糖存在时，GOx催化葡萄糖氧化并消耗溶解O2，使参与ECL的O2减少，ECL强度随葡萄糖浓度增加而下降。光电倍增管（PMT）记录光强变化，信号下降幅度与葡萄糖浓度成正比，从而实现检测。
检测灵敏度
LOD: 0.3 mM；线性范围: 0.8–100 mM；r = 0.995；S/N = 3
效应效果
选择性可接受：0.1 mM Mg2+、Al3+、Ca2+、Ni2+、Co2+、Zn2+、F-、Cl-、Br-、I-、果糖无明显干扰，仅抗坏血酸和尿酸轻微影响。连续扫描10次，壳聚糖/QDs与GOx-壳聚糖/QDs电极RSD为1.9%和3.4%；40 mM葡萄糖批内RSD 1.6%，批间RSD 3.7%。4 ℃保存30 d后对50 mM葡萄糖响应无明显下降。人血清稀释200倍测得5.03±0.27、9.52±0.36、8.34±0.19 mM，与Roche值5.29、9.40、7.98 mM一致；回收率96.2±4.7%和102.3±5.4%。其检出限低于石蜡浸渍石墨电极ECL、电化学和化学发光方法，且一次性、低成本。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：丝网印刷碳电极（SPCE），碳工作电极承载发光层并实现电子转移，Ag/AgCl参比电极与碳对电极构成三电极体系
- 发光纳米材料层：表面未钝化双齿螯合CdTe量子点（CdTe/DMSA QDs），作为ECL发射体沉积于工作电极表面，形成多孔发光膜
- 固定/交联层：壳聚糖（chitosan, CS）膜覆盖QDs膜，提供氨基并与戊二醛反应形成交联网络，用于固定酶
- 交联剂：戊二醛（glutaraldehyde, GA），活化壳聚糖膜形成醛基，与GOx氨基共价结合
- 识别元件：葡萄糖氧化酶（GOx），催化葡萄糖氧化并消耗溶解O2，实现识别与信号转换
- 信号共反应物：溶解O2及酶反应生成的H2O2，与电子注入QDs反应生成激发态QDs并发射ECL
- 检测介质：0.1 M pH 9.0 HCl-Tris缓冲液（含0.1 M KNO3支持电解质），提供离子导电与适宜pH环境
中文摘要
本文报道了一种一次性固态电化学发光（ECL）生物传感器。该传感器将葡萄糖氧化酶（GOx）和表面未钝化的CdTe量子点（QDs）共同固定于丝网印刷碳电极（SPCE）上，并利用扫描电子显微镜和原子力显微镜表征其表面形貌。在pH 9.0 HCl-Tris缓冲液中，以溶解O2为内源共反应物，QDs/SPCE在较低ECL峰电位-0.89 V处产生强ECL发射；相同浓度下，其ECL强度为以H2O2为共反应物时的两倍。由于葡萄糖氧化酶催化葡萄糖氧化会消耗溶解O2，导致ECL信号下降，因此该体系可用于构建氧化酶型ECL生物传感器。以GOx为模型酶，传感器对葡萄糖响应迅速，线性范围为0.8–100 mM，检出限为0.3 mM。对人血清中葡萄糖的检测显示其具有可接受的灵敏度和选择性。该工作为QDs在一次性ECL生物传感器中的应用提供了新途径。
英文摘要
A novel disposable solid-state electrochemiluminescent (ECL) biosensor was fabricated by immobilizing glucose oxidase and surface-unpassivated CdTe quantum dots (QDs) on a screen-printed carbon electrode (SPCE). The surface morphology of the biosensor was characterized with scanning electron microscopy and atomic force microscopy. With dissolved O(2) as an endogenous coreactant, QDs/SPCE showed strong ECL emission in pH 9.0 HCl-Tris buffer solution with low ECL peak potential at -0.89 V. The ECL intensity was twice that with hydrogen peroxide as coreactant at the same concentration. This phenomenon meant the ECL decreased upon consumption of dissolved O(2) and thus could be applied to the construction of oxidase-based ECL biosensors. With glucose oxidase as a model enzyme, the biosensor showed rapid response to glucose with a linear range of 0.8 to 100 μM and a detection limit of 0.3 μM. Further detection of glucose contained in human serum samples showed acceptable sensitivity and selectivity. This work provided a promising application of QDs in ECL-based disposable biosensors.