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
谷胱甘肽二硫化物（glutathione disulfide, GSSG）；样品基质：人血浆（25倍稀释）、大鼠肝脏体内微环境
检测原理
该传感器以GR作为识别/催化元件，NADPH作为电子供体，二者通过EDC/NHS共价固定于polyTTBA羧基上，AuNPs和导电聚合物促进电子传递。当GSSG接触传感界面时，GR催化GSSG被NADPH还原为GSH，同时NADPH氧化为NADP+，该酶促氧化还原过程在电极表面产生可检测的电子转移。在-0.70 V计时电流条件下，催化还原电流随GSSG浓度升高而增大，从而实现定量检测。该体系无需荧光或化学发光标记，依靠酶催化和直接电化学换能，具有响应快、成本低、适合体内微电极检测的特点。
检测灵敏度
LOD: 12.5 ± 0.5 nM；线性范围: 0.1 mM–2.5 mM（校准范围0.1–4.0 mM）；灵敏度斜率: 34.38 ± 0.59 mA/mM；R^2 = 0.999；血浆LOD: 15.6 ± 0.7 nM；血浆斜率: 33.64 ± 0.70 mA/mM；R^2 = 0.999；微电极范围: 0.1 mM–50.0 mM；微电极斜率: 0.025 ± 0.001 mA/mM；R^2 = 0.999
效应效果
该传感器对常见电活性干扰物抗坏血酸、尿酸、对乙酰氨基酚和多巴胺无明显干扰，真实血浆中亦无外来峰。响应时间约10 s达到稳态95%。在PBS中4°C保存10周后灵敏度仍保持初始值的95%。血浆加标回收率为94%–97%，RSD<5%，血浆检出限为15.6±0.7 nM。微电极在大鼠肝脏体内检测中，二喹啉（diquat）暴露10–120 min后电流随GSSG升高而增大，RSD<5%（n=5），叔丁基过氧化氢处理也得到类似响应，且所有体内实验含3个生物学重复。作者认为其简单、快速、低成本且无需特异标记，可用于氧化应激临床诊断。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻璃碳电极（GCE）或铂微电极（Pt microelectrode），提供电子传导与电流读出
- 纳米材料修饰层：金纳米颗粒（AuNPs），电沉积于电极表面，增强导电性与生物分子固定
- 导电聚合物固定层：聚[2,2':5',2''-三噻吩-3'-(对苯甲酸)]（polyTTBA），电聚合形成含羧基的共价固定层
- 识别/催化元件：谷胱甘肽还原酶（GR），催化GSSG还原并介导电化学信号
- 电子供体：还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH），为GR催化GSSG还原提供电子
- 信号标记物：无外源标记物，NADPH/GR酶促还原直接产生电化学信号
- 交联/活化剂：1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺（EDC）和N-羟基丁二酰亚胺（NHS），活化polyTTBA羧基以实现GR/NADPH共价固定
中文摘要
本文报道了一种用于谷胱甘肽二硫化物（GSSG）高灵敏检测的体内生物传感器。该传感器将谷胱甘肽还原酶（GR）和还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）共价固定于沉积在聚[2,2':5',2''-三噻吩-3'-(对苯甲酸)]（polyTTBA）导电聚合物膜上的金纳米颗粒（AuNPs）表面，并采用扫描电镜、透射电镜、X射线光电子能谱和石英晶体微天平进行表征。通过优化施加电位、NADPH与GR比例、温度和pH等参数，在计时电流法下获得0.1 mM至2.5 mM GSSG的线性响应，检出限为12.5±0.5 nM。该传感器可检测真实血浆样品中的GSSG；进一步制备的微生物传感器用于大鼠体内GSSG浓度检测，以监测二喹啉（diquat）和叔丁基过氧化氢（t-BHP）诱导的氧化应激。结果表明该传感器可靠，具有临床诊断和氧化应激监测应用前景。
英文摘要
A highly sensitive in vivo biosensor for glutathione disulfide (GSSG) is developed using covalently immobilized-glutathione reductase (GR) and -β-nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH) on gold nanoparticles deposited on poly[2,2':5',2″-terthiophene-3'-(p-benzoic acid)] (polyTTBA). The fabricated biosensor was characterized with SEM, TEM, XPS, and QCM. Analytical parameters affecting the biosensor performance were optimized in terms of applied potential, NADPH:GR ratio, temperature, and pH. A linear calibration plot is obtained using chronoamperometry in the dynamic range between 0.1 μM and 2.5 mM of GSSG, with a detection limit of 12.5 ± 0.5 nM. The developed biosensor is applied to detect GSSG in a real plasma sample. A microbiosensor was applied to detect the in vivo GSSG concentration to monitor the oxidative stress caused by diquat and t-butyl hydroperoxide. The results obtained are reliable, implying a promising approach for a GSSG biosensor in clinical diagnostics and oxidative stress monitoring.