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
氧气（oxygen, O2）、葡萄糖（glucose）；样品基质：人血清（葡萄糖检测）与红细胞悬液/血液（氧气检测）
检测原理
CNTs 与 BMIMPF6 离子液体通过 π–π 作用研磨形成 CNTs-IL 凝胶，IL 解缠结 CNT 并提高电子/离子导电性，使电极界面具有强电催化活性。氧传感器中，O2 在 CNTs-IL/GCE 表面发生电催化还原，Koutecky–Levich 分析表明电子转移数约 3.75，接近四电子路径，产生阴极还原电流，电流随溶解氧浓度升高而增大。葡萄糖生物传感器中，GDH 被 CS 包埋固定，葡萄糖在 GDH 催化下被氧化，NAD+ 被还原为 NADH；NADH 在 CNTs-IL 电极上直接电化学氧化，产生阳极电流，电流随葡萄糖浓度增加。该体系无需外源中介体，依靠 CNTs-IL 的直接电子转导实现信号放大。
检测灵敏度
氧传感器：LOD: 126 μg L−1 (S/N = 3)；线性范围: 0–100% O2 content（另在 <20 mg L−1 溶解氧范围内线性）。葡萄糖生物传感器：LOD: 9 μM (S/N = 3)；线性范围: 0.02–1 mM；灵敏度: 5.3 μA mM−1。
效应效果
氧传感器五次重复的相对标准偏差为 5.6%；NaNO2 单独加入 PBS 无响应，干扰可忽略，红细胞释放氧的测定值 1.85 mg L−1 与溶氧仪 1.91 mg L−1 接近。葡萄糖生物传感器五个独立电极对 0.2 mM 葡萄糖的 R.S.D. 为 3.89%；4 ℃ 保存 20 天后电流保留约 89%；Lineweaver–Burk 估算 Km 为 1.767 mM，低于文献中固定化 GDH，表明酶亲和性较高。人血清葡萄糖经 PBS 稀释 20 倍后三次平行测定平均 4.80 mM，回收率 98.8%–103.3%。CNTs-IL 电极经 1000 次循环后电流保留 96.9%，纳米结构在空气中至少稳定 1 个月，作者认为该平台适用于血液样品中氧和葡萄糖的可靠检测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻璃碳电极（GCE），抛光后作为工作电极，提供电子转导界面。
- 纳米材料修饰层：多壁碳纳米管（CNTs）与 1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（BMIMPF6，IL）研磨形成的 CNTs-IL 凝胶，增强导电性、分散 CNT 并提供电催化活性。
- 识别元件：葡萄糖脱氢酶（GDH），特异性催化葡萄糖氧化，将 NAD+ 还原为 NADH。
- 固定层：壳聚糖（CS）膜，包埋 GDH 于 CNTs-IL/GCE 表面，固定酶并维持生物活性。
- 电子载体/辅因子：NAD+/NADH，作为 GDH 反应辅因子，NADH 在电极上直接氧化产生电流。
中文摘要
本文设计了一种基于碳纳米管（CNTs）与离子液体（IL）复合的电化学传感平台。CNTs 具有大比表面积，IL 具有高导电性；在研磨条件下，IL 通过 π–π 相互作用解缠结并分散 CNTs，形成稳定的 CNTs-IL 凝胶。该复合材料对 O2 和 NADH 表现出增强的伏安与安培电催化行为，因此被用于构建无中介体氧传感器和基于葡萄糖脱氢酶（GDH）的葡萄糖生物传感器。氧传感器可在 0–100% 氧含量范围内检测 O2，检出限为 126 μg L−1（S/N = 3）。葡萄糖生物传感器将 GDH 包埋于壳聚糖（CS）中并修饰于 CNTs-IL 改性的玻璃碳电极表面，对葡萄糖具有良好的电催化氧化性能，检出限为 9 μM，线性范围为 0.02–1 mM。作者将该传感器应用于真实血液样品中氧气和葡萄糖的检测，获得了满意的结果。
英文摘要
An excellent electrochemical sensing platform has been designed by combining the huge specific surface area of carbon nanotubes (CNTs) and the remarkable conductivity of ionic liquid (IL). IL can easily untangle CNTs bundles and disperse CNTs by itself under grinding condition due to the π-π interaction between CNTs and IL. The resulting nanocomposites showed an augmentation on the voltammetric and amperometric behaviors of electrocatalytic activity toward O(2) and NADH. Therefore, such an efficient platform was developed to fabricate mediator-free oxygen sensor and glucose biosensor based on glucose dehydrogenase (GDH). O(2) could be determined in the range of zero to one hundred percent of O(2) content with the detection limit of 126 μg L(-1) (S/N=3). The glucose biosensor which was constructed by entrapping GDH into chitosan on the nanocomposites modified glassy carbon electrode surface, exhibited good electrocatalytic oxidation toward glucose with a detection limit of 9 μM in the linear range of 0.02-1mM. We also applied the as-prepared sensors to detect oxygen and glucose in real blood samples and acquired satisfied results.