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：磷酸盐缓冲液（0.05 M phosphate buffer, pH 7.0，含 0.15 M NaCl）/葡萄糖标准溶液
检测原理
葡萄糖进入硅氧烷凝胶膜后，被固定化葡萄糖氧化酶（GOD）催化氧化，GOD 的 FAD 辅基被还原为 FADH2。膜中共固定的未取代吩噻嗪作为可扩散氧化还原介质，接受 GOD 活性位传递的电子而被还原；还原型吩噻嗪在膜内扩散至碳电极表面，并在 +300 mV 下被氧化回氧化型，产生阳极电流。葡萄糖浓度升高时，酶催化产生更多还原型介质，电极氧化电流随之增大。该过程不依赖介质与聚合物或酶的共价连接，而是依靠介质在含酶膜中的自由扩散实现电子“接线”。循环伏安图出现催化波形，流动注射安培电流用于定量葡萄糖。
检测灵敏度
LOD: 0.015 mM；灵敏度: 2 mA M−1 cm−2
效应效果
该传感器在流动注射安培模式下灵敏度为 2 mA M−1 cm−2，葡萄糖检测下限为 0.015 mM，作者认为其属于第二代葡萄糖生物传感器中最低水平之一，性能与需要共价连接介质的先进 Os 水凝胶酶电极相当。操作稳定性方面，壁式喷射检测器连续 50 次注入 5 mM 葡萄糖后响应保持初始值的 98±1%，并显示快速响应，适合多次分析和连续监测。论文未报告选择性、抗干扰、实际样品回收率或与 ELISA/HPLC/qPCR 的对比。作者强调该无试剂传感器制备简单、成本低，介质无需共价连接即可在含酶膜中扩散，有利于基础研究和实际应用。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：丝网印刷碳电极（SPCE），碳墨水 C10903P14/C2030519D4 制备，作为电子传递界面
- 成膜修饰层：硅氧烷凝胶膜（siloxane gel），由 γ-氨基丙基/乙烯基/苯基三乙氧基硅氧烷在异丙醇中缩合形成，厚度约 1 μm，固定 GOD 并允许介质扩散
- 识别元件：葡萄糖氧化酶（GOD），固定于硅氧烷凝胶膜中，催化葡萄糖氧化
- 电子介质：未取代吩噻嗪（phenothiazine），共固定于膜中并可扩散，介导 GOD 活性位与电极间电子传递
- 电化学测量体系：铂网辅助电极与 Ag/AgCl 参比电极，与 SPCE 构成三电极体系
- 流动注射检测模块：壁式喷射流路池（wall-jet flow cell）与蠕动泵，用于 FIA 安培检测
中文摘要
本文报道一种无试剂第二代葡萄糖生物传感器。通过在高有机溶剂含量的水-有机混合介质中形成含酶膜，使葡萄糖氧化酶（GOD）与可自由扩散的氧化还原介质在同一膜内实现电子“接线”，避免将介质共价连接到成膜聚合物或酶上。研究中发现未取代吩噻嗪（phenothiazine）可作为 GOD 的新型介质；该介质在硅氧烷凝胶膜中保持扩散能力，其表观扩散系数不受膜中 GOD 存在的影响。当溶液中仅存在葡萄糖时，修饰电极的循环伏安图呈现典型催化波形，表明葡萄糖氧化产生的电子可通过膜内扩散的吩噻嗪传递至电极。该传感器在流动注射安培检测中表现出与先进第二代酶电极相当的分析性能，并具备适合多次测量和连续监测的长期操作稳定性，为低成本、无试剂葡萄糖传感提供了新策略。
英文摘要
Wiring glucose oxidase in the membrane with an immobilized mediator is possible due to the diffusion ability of the latter, if the enzyme containing membrane is formed according to the proposed protocol, including exposing proteins to water-organic mixtures with the high content of organic solvent. In the course of the study, the new glucose oxidase mediator, unsubstituted phenothiazine, was discovered. The diffusion coefficient of the mediator in the resulting membrane is independent of the presence of enzyme. The cyclic voltammograms of the enzyme electrode after appearance of the only glucose in solution obtain a well-defined catalytic shape, which is normally observed for both the enzyme and the mediator in solution. Analytical performances of the resulting biosensor are comparable to the advanced second generation ones, which, however, require covalent linking of the mediator either to the membrane forming polymer or to the enzyme. Even without such covalent linking, the reported biosensor is characterized by an appropriate long-term operational stability allowing reagentless sensing.