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）；另报道 Pt–Au/TiOx NT 催化电极直接检测过氧化氢（H2O2）。样品基质：10 mM 磷酸盐缓冲液（PBS，pH 7.3）含 0.1 M NaCl，文中面向血清、尿液等生理样品。
检测原理
该传感器基于酶催化与纳米粒子电催化耦合机制。葡萄糖氧化酶（GOx）识别并催化葡萄糖氧化，同时产生过氧化氢（H2O2）。在 −0.2 V 恒电位下，H2O2 在 Pt–Au 纳米粒子/二氧化钛纳米管（TiOx NT）界面发生电催化还原，产生与 H2O2 浓度成正比的安培电流。由于葡萄糖浓度越高，GOx 产生的 H2O2 越多，电极电流随之增大。TiOx NT 提供高比表面和孔道结构，Au 纳米粒子增强导电性并促进 Pt 沉积，Pt 纳米粒子提供 H2O2 催化活性位点，从而降低过电位并提高电流响应。
检测灵敏度
葡萄糖：LOD: 0.1 mM；线性范围: 0 mM–1.8 mM；灵敏度: 0.08366 µA mM−1；品质因数（figure of merit）: 109.5 mM−1；响应时间: 3 s。H2O2：LOD: 10 µM；线性范围: 10 µM–80 µM；响应斜率: 2.92 µA mM−1；R^2 = 0.9935。
效应效果
该传感器在 0–1.8 mM 葡萄糖范围内呈线性响应，灵敏度为 0.08366 µA mM−1，响应时间 3 s，检出限 0.1 mM。抗干扰性良好：0.1 mM 抗坏血酸和 0.5 mM 尿酸的响应分别为 2.15 nA 和 14.82 nA，相对于 5.6 mM 生理葡萄糖水平可忽略。对 1 mM 葡萄糖的重复性 RSD 为 3.6%（n=6），25 天后响应仍保持初始值的 72.58%。此外，Pt–Au/TiOx NT 催化电极对 H2O2 在 10–80 µM 范围内线性，斜率 2.92 µA mM−1。其检出限低于文献中 Pt 纳米粒子/共价固定碳纳米管电极（0.4 mM）和 pH 敏感聚合物无线葡萄糖传感器（0.6 mM），作者认为该传感器可用于血清、尿液等生理样品中葡萄糖的快速、低成本检测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：钛箔（Ti foil）阳极氧化形成非晶二氧化钛纳米管阵列（TiOx NT），提供导电基底、高比表面和生物相容性支撑
- 纳米材料修饰层-1：金纳米粒子（Au NPs）先电沉积于 TiOx NT，增强导电性并促进后续 Pt 沉积
- 纳米材料修饰层-2：铂纳米粒子（Pt NPs）电沉积于 TiOx NT/Au 表面，提供 H2O2 电催化活性位点
- 识别元件：葡萄糖氧化酶（GOx）直接吸附负载于 Pt–Au/TiOx NT 表面，催化葡萄糖氧化生成 H2O2
- 信号中间体：过氧化氢（H2O2）由 GOx 催化反应产生，在 −0.2 V 下于 Pt–Au 界面发生电催化反应产生电流
- 缓冲介质：10 mM 磷酸盐缓冲液（PBS，pH 7.3）含 0.1 M NaCl，维持酶活性与离子强度
中文摘要
本文报道了一种由铂–金纳米粒子修饰二氧化钛纳米管阵列构建的电催化葡萄糖生物传感器。作者以钛箔为基底，在含氟化钠和硫酸氢钠的电解液中阳极氧化制备高取向非晶 TiOx 纳米管阵列，再通过恒电流电沉积先后负载 Au 和 Pt 纳米粒子。SEM 和 EDX 表征表明 Au 和 Pt 存在于纳米管表面及内部，表面纳米粒子平均粒径约 20 nm。该电极对过氧化氢的电催化活性显著增强，Pt–Au/TiOx NT 电极的循环伏安峰电流分别为 Pt/TiOx NT、Au/TiOx NT 和裸 TiOx NT 电极的 3 倍、8 倍和 15 倍。将葡萄糖氧化酶直接负载于该电极表面后，所得葡萄糖传感器在 0–1.8 mM 范围内呈线性响应，灵敏度为 0.08366 µA mM−1，响应时间 3 s，检出限 0.1 mM，可用于生理样品中葡萄糖的快速检测。
英文摘要
A Gold-Platinum nanoparticle-decorated titania nanotubular electrode is fabricated by electrochemically depositing Au and Pt nanoparticles onto a highly-oriented titania nanotube array. The prepared electrode, characterized by SEM and EDX, shows remarkably improved catalytic activities in the oxidation of hydrogen peroxide. By modifying the electrode with glucose oxidase (GOx) the resultant glucose biosensor exhibits a high sensitivity to glucose in the range of 0 to 1.8 mM with a response time of 3 s and detection limit of 0.1 mM.