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）；样品基质：尼罗罗非鱼眼球间质液（EISF），用于反映鱼血糖（blood glucose）
检测原理
葡萄糖进入传感器酶层后，被葡萄糖氧化酶（GOD）催化氧化，酶中的 FAD 被还原。二茂铁介体在电极表面发生氧化还原，接受 GOD 传递的电子，并在 +350 mV 电位下向 Pt–Ir/SWCNT 电极传递，形成安培电流。该电流增量随葡萄糖浓度升高而增大。SWCNT 提高电极电子转移速率，壳聚糖-二茂铁层固定介体，PEG 稳定酶活性。介体替代氧参与电子传递，使输出电流在溶解氧 0–8 ppm 范围内保持稳定，从而适合鱼体内实时监测。
检测灵敏度
灵敏度: 61.9 mM nA-1 mm-2；无 SWCNT: 30.3 mM nA-1 mm-2
效应效果
该传感器在0–8 ppm溶解氧范围内输出电流保持稳定，表明介体设计有效抑制了氧浓度波动干扰。将传感器植入尼罗罗非鱼眼球间质液后，可连续78小时进行无线体内监测，校准血糖曲线与实际血糖变化趋势一致。测量初期20小时内输出电流下降，作者归因于传感器插入造成的应激逐渐消退。在第25和53小时向水中通氮气降低溶解氧，氧浓度分别由7.64降至2.51 ppm、由6.52降至2.76 ppm，校准血糖浓度随之升高，说明传感器能实时反映缺氧应激。论文未报告RSD、回收率或与ELISA/HPLC/qPCR的定量对比，但强调其适用于自由游动鱼类的快速、连续应激监测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：Pt–Ir 丝，针型工作电极，提供电子传导与电化学信号。
- 纳米导电修饰层：单壁碳纳米管（SWCNTs）分散于 5% Nafion，固定于 Pt–Ir 表面，增强电子转移与灵敏度。
- 介体固定层：壳聚糖-二茂铁（Chit-Fc，由 ferrocenecarbaldehyde、chitosan 和 NaBH4 制备），固定二茂铁介体，促进酶-电极电子传递并降低氧影响。
- 识别元件：葡萄糖氧化酶（GOD），催化葡萄糖氧化，产生可被介体传递的电子。
- 稳定/抗污层：聚乙二醇（PEG），与 GOD 混合，稳定酶活性、防止酶脱落并减少体内物质干扰。
中文摘要
本研究开发了一种基于介导机制的电化学生物传感器，用于快速、实时监测鱼类血糖浓度，以评估其应激状态。传感器以葡萄糖氧化酶作为识别元件催化葡萄糖氧化，并采用二茂铁作为电子介体，替代氧参与酶-电极间的电子传递，从而降低溶解氧波动对输出电流的干扰。为进一步提升灵敏度与长期稳定性，作者将单壁碳纳米管固定于工作电极表面，增强介导氧化还原反应和电子转移；同时引入聚乙二醇以稳定酶活性并减少体内物质对酶结构的影响。实验表明，在30 mg ml-1单壁碳纳米管条件下，传感器灵敏度达到61.9 mM nA-1 mm-2，约为未修饰单壁碳纳米管传感器的两倍。该传感器被植入尼罗罗非鱼眼球间质液，通过无线电位计将信号传输至计算机，实现连续78小时体内监测。在人工降低水中溶解氧造成应激时，血糖浓度变化可被实时记录，表明该传感器可用于自由游动鱼类的应激监测。
英文摘要
We have developed a mediator-type biosensor to rapidly monitor blood glucose concentrations in fish, which are an indicator of stress. Glucose oxidase was used to detect glucose concentrations and ferrocene was used to limit the effect of oxygen. We also improved the sensitivity and durability of the sensor for better performance. Single-walled carbon nanotubes were used to enhance sensor sensitivity. Affixing the carbon nanotubes (30 mg ml(-1)) to the working electrode increased the sensor sensitivity to 61.9 mM nA(-1) mm(-2), twice the value for the sensor without single-walled carbon nanotubes. A fabricated mediator-type biosensor sensor was used to perform real-time in vivo measurements. The sensor was implanted into the interstitial fluid of a fish eyeball, and detection was transmitted to a personal computer by a wireless potentiostat. Continuous measurement of the glucose concentration was possible for 78 hours. Stress was artificially applied to the fish during the measurement, and the change of blood glucose concentrations were observed. Our proposed sensor is applicable for effectively monitoring stress in free-swimming fish.