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（glutathione, GSH）；样品基质：溶血红细胞（hemolysated erythrocytes, RBC）及磷酸盐缓冲液标准液
检测原理
该传感器以 GSHOx 为识别元件，GSH 进入电极表面后与 GSHOx 发生酶促反应：2 GSH + O2 在 GSHOx 催化下生成 GSSG 和 H2O2。生成的 H2O2 在 +0.4 V（vs. Ag/AgCl）工作电位下被氧化为 O2、H+ 和电子，电子经 AgNPs、c-MWCNT 和 PANI 导电网络传递至 Au 电极，形成安培电流。由于 H2O2 生成量与 GSH 浓度成正比，电流响应随 GSH 浓度升高而增大。AgNPs 与 c-MWCNT 协同增大电化学活性面积并促进电子转移，PANI 提供导电通道，c-MWCNT 的 COOH 与 GSHOx 共价结合提高酶固定稳定性，从而实现快速、低干扰的电化学检测。
检测灵敏度
LOD: 0.3 μM (S/N = 3)；线性范围: 0.3–3500 μM；灵敏度: 0.477 μA/μM；低浓度线性方程: y = 0.4074x + 0.2568（0.3–100 μM）
效应效果
传感器在 4 s 内达到最佳响应，对甲硫氨酸、半胱氨酸、谷氨酸、甘氨酸、抗坏血酸、尿酸和 EDTA 等红细胞裂解液常见代谢物无显著干扰。溶血红细胞中加标 50 μM 和 200 μM GSH 的回收率分别为 97.77% 和 99.16%，批内和批间变异系数分别为 2.4% 和 6.3%。4 °C 保存下，电极经 300 次使用、3 个月后仍保留 50% 初始活性。与 Clark 型氧电极（响应 2 min、LOD 5 μM、线性 5–500 μM、稳定 60 d）、热解石墨电极（8 s、19–140 μM、2 个月）和汞膜玻璃碳电极（1–300 μM）相比，本传感器响应更快、线性更宽、稳定性更好，适合红细胞 GSH 的快速检测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：金电极（Au electrode），提供导电基底与电子转移动力
- 导电聚合物修饰层：聚苯胺（PANI），由苯胺在 HCl 中循环伏安电沉积，提供导电通道和端基 NH2 用于连接 c-MWCNT
- 纳米材料修饰层：羧基化多壁碳纳米管（c-MWCNT），通过 COOH 与 PANI 的 NH2 形成酰胺键固定，提供高比表面积、导电性和酶固定位点
- 纳米材料修饰层：银纳米粒子（AgNPs），由 AgNO3/NaBH4 制备并沉积于 c-MWCNT/PANI 表面，增强导电性、电化学活性面积和电子转移
- 识别元件：谷胱甘肽氧化酶（GSHOx，EC 1.8.3.3），共价固定于 c-MWCNT 游离 COOH 上，催化 GSH 氧化
- 底物/电子供体：谷胱甘肽（GSH），被测物，在 GSHOx 催化下被氧化并参与电化学信号产生
中文摘要
本文报道了一种基于银纳米粒子（AgNPs）/羧基化多壁碳纳米管（c-MWCNT）/聚苯胺（PANI）复合膜的电化学谷胱甘肽生物传感器。该复合膜通过电化学方法在 Au 电极表面构建，谷胱甘肽氧化酶（GSHOx，EC 1.8.3.3）共价固定于 AgNPs/c-MWCNT/PANI/Au 电极表面。采用扫描电子显微镜（SEM）、循环伏安法（CV）、电化学阻抗谱（EIS）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）对修饰电极进行表征。传感器在 +0.4 V（vs. Ag/AgCl）、pH 6.0、35 °C 下 4 s 内达到最佳响应，线性工作范围为 0.3–3500 μM，检出限为 0.3 μM。该传感器用于测定溶血红细胞（RBC）中谷胱甘肽含量，加标回收率为 97.77% 和 99.16%，批内和批间变异系数分别为 2.4% 和 6.3%。4 °C 保存下，酶电极经 300 次使用、3 个月后仍保留 50% 初始活性。与早期传感器相比，该传感器具有稳定性更高、响应时间更短且不受红细胞裂解液中多种物质干扰的优点。
英文摘要
A new silver nanoparticles (AgNPs)/carboxylated multiwalled carbon nanotubes (c-MWCNT)/polyaniline (PANI) film has been synthesized on Au electrode using electrochemical techniques. The enzyme glutathione oxidase (GSHOx) (EC 1.8.3.3) was immobilized covalently on the surface of AgNPs/c-MWCNT/PANI/Au electrode to construct the glutathione biosensor. The modified electrode was characterized by scanning electron microscopy (SEM), cyclic voltammetry (CV), electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and Fourier transform infrared (FTIR) spectrophotometry. The biosensor showed optimum response within 4s at +0.4V vs. Ag/AgCl, pH 6.0 and 35 °C, with a linear working range of 0.3-3500 μM and a detection limit of 0.3 μM. The glutathione biosensor was employed for measurement of glutathione content in hemolysated erythrocyte (RBC). The sensor was evaluated with 97.77% and 99.16% recovery of added glutathione in hemolysated RBC and 2.4% and 6.3% within and between batch coefficients of variation (CVs) respectively. The enzyme electrode lost 50% of its initial activity after 300 uses over a period of 3 months, when stored at 4 °C. The biosensor has the advantages over earlier biosensors in terms of greater stability, lower response time and no interference by a number of RBC hemolysate substances.