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0.1 M PBS（pH 7.0）缓冲液
检测原理
葡萄糖进入传感器后，被固定于Nafion层中的PQQ-GDH催化氧化。PQQ-GDH活性位点附近的PQQ接受葡萄糖氧化产生的电子，形成还原态PQQ。随后，处于氧化态的CrHCF介体（CrIII FeIII(CN)6）接受来自PQQ的电子，被还原为CrIII FeII(CN)6；还原态介体在Pt电极表面释放电子，重新氧化为CrIII FeIII(CN)6，完成电子从酶到电极的传递。电极在+0.4 V下产生与葡萄糖浓度成正比的安培电流。电位处理或测量前的+1.0 V boost用于将闲置期间被还原的Fe(II)重新氧化为Fe(III)，维持介体氧化态和响应幅度。该机制不依赖氧气，也不产生H2O2。
检测灵敏度
线性范围: 最高20 mM（测试浓度1–20 mM）；灵敏度: 199.94 nA/mM/cm2；R = 0.9923
效应效果
该传感器在0.1 M PBS中于+0.4 V恒电位安培检测葡萄糖，线性至20 mM，灵敏度199.94 nA/mM/cm2。抗干扰方面，常压空气、氮气除氧和氧气饱和条件下5 mM葡萄糖响应几乎无差异，表明氧气不作为电子受体，检测过程不产生H2O2。稳定性方面，传感器在PBS室温保存，272天内进行68次测试，归一化残余活性始终不低于88%，寿命>270天。与文献中寿命为>12 h、>21 d和>30 d的PQQ-GDH葡萄糖传感器相比，其长期稳定性更优。作者认为电位处理/boost可恢复介体氧化态，适合长期稳定应用。未报告RSD、实际样品加标回收率及与ELISA/HPLC/qPCR对比。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：铂（Pt）盘电极，2 mm直径，作为电子转能器。
- 介体修饰层：铬六氰合铁酸盐（CrHCF），由Cr(NO3)3与K3Fe(CN)6在0.1 M KCl中电沉积形成，作为电子介体。
- 内层固定基质：Nafion（0.25% v/v），涂覆于CrHCF/Pt表面，提供阳离子交换网络以固定PQQ-GDH。
- 识别/生物催化元件：PQQ依赖性葡萄糖脱氢酶（PQQ-GDH，3 mg/mL），在+0.9 V下固定于Nafion层，催化葡萄糖氧化。
- 外层固定基质：Nafion（0.5% v/v），覆盖于酶层外，进一步固定酶并稳定结构。
- 活性介体形态：CrIII FeIII(CN)6，经+1.0 V电位处理/boost由Fe(II)氧化形成，负责向Pt电极传递电子。
中文摘要
本文报道了一种基于吡咯喹啉醌（PQQ）依赖性葡萄糖脱氢酶（PQQ-GDH）和铬六氰合铁酸盐（CrHCF）修饰铂（Pt）电极的葡萄糖生物传感器。CrHCF作为电子介体，通过循环伏安法电沉积在Pt电极表面，并经循环伏安（CV）、扫描电镜（SEM）、傅里叶变换红外（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）确认。研究发现，新沉积的CrHCF中Fe(II)占主导，会抑制电子传递；对电极施加+1.0 V电位处理可将Fe(II)氧化为Fe(III)，使CrHCF成为有效介体，从而实现葡萄糖检测。在0.1 M PBS（pH 7.0）中，传感器于+0.4 V恒电位安培检测葡萄糖，线性范围可达20 mM（R=0.9923），灵敏度为199.94 nA/mM/cm2。此外，该传感器在室温PBS中保存超过270天仍保持稳定。
英文摘要
A novel potential treatment technique applied to a glucose biosensor that is based on pyrroloquinoline quinone (PQQ)-dependent glucose dehydrogenase (GDH) and chromium hexacyanoferrate (CrHCF) incorporated into a platinum (Pt) electrode was demonstrated. CrHCF, serving as a mediator, was electrochemically deposited on the Pt electrode as ascertained by CV, SEM, FTIR and XPS measurements. The potential treatment of CrHCF, which converts Fe(II) to Fe(III), enables the glucose detection. The amperometric measurement linearity of the biosensor was up to 20 mM (R = 0.9923), and the detection sensitivity was 199.94 nA/mM per cm(2). More importantly, this biosensor remained stable for >270 days.