组成图示
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传感器类型
比色生物传感器
检测对象
葡萄糖（glucose）；样品基质：尿液（urine，离心后15倍稀释）
检测原理
检测基于酶促反应与纳米酶催化显色的级联过程。尿液中的葡萄糖在葡萄糖氧化酶（GOx）催化下被氧化，生成过氧化氢（H2O2）。ZnFe2O4磁性纳米粒子（ZnFe2O4 MNPs）表面Fe3+位点吸附并活化H2O2，通过类似过氧化物酶的ping-pong机制产生羟基自由基（·OH）；·OH进一步氧化3,3',5,5'-四甲基联苯胺（TMB），形成蓝色电荷转移复合物。葡萄糖浓度越高，GOx产生的H2O2越多，TMB氧化程度越高，652 nm处吸光度和蓝色越深。ZnFe2O4 MNPs的高催化效率提供信号放大，外磁场去除纳米粒子可降低背景。
检测灵敏度
LOD: 3.0 × 10−7 mol L−1；线性范围: 1.25 × 10−6–1.875 × 10−5 mol L−1
效应效果
该方法对果糖、乳糖和麦芽糖具有良好选择性，即使干扰物浓度为葡萄糖的5倍，葡萄糖的吸光度仍高于干扰物。ZnFe2O4 MNPs在pH 2–11和0–90 °C处理2 h后仍保持稳定，催化10次后组成与晶相不变。实际糖尿病男性尿液样品经15倍稀释后测得葡萄糖浓度为10.6 mM（114.7 mg/dL），高于尿糖阳性阈值50–100 mg/dL。其检出限3.0×10−7 mol/L低于Fe3O4纳米粒子方法（3×10−5 mol/L）；以TMB为底物的Kcat为4.36×10^10 s−1，比CGN和Fe3O4 MNPs分别高175和5×10^5倍。作者认为该方法简单、低成本、适合基层和低收入地区尿液葡萄糖监测。
传感器的构成
- 基底/换能器：无固定电极或基底，采用溶液相比色体系，以10 mL比色皿作为光学测量容器。
- 识别元件：葡萄糖氧化酶（GOx），特异性催化葡萄糖氧化并生成H2O2。
- 模拟酶/信号放大层：ZnFe2O4磁性纳米粒子（ZnFe2O4 MNPs），具有过氧化物酶样活性，催化H2O2氧化TMB。
- 显色底物：3,3',5,5'-四甲基联苯胺（TMB），被氧化生成蓝色产物，652 nm吸光。
- 反应缓冲体系：0.5 mM NaH2PO4/Na2HPO4缓冲液（pH 7.0）与0.2 M HAc-NaAc缓冲液（pH 4.0），维持酶反应和纳米酶催化条件。
- 样品基质：尿液（离心后15倍稀释），提供被测葡萄糖。
- 分离/操作部件：外磁场，用于反应后去除ZnFe2O4 MNPs，降低背景。
中文摘要
本文首次发现ZnFe2O4磁性纳米粒子（MNPs）具有本征过氧化物酶样活性。与过氧化物酶纳米模拟物和辣根过氧化物酶（HRP）相比，ZnFe2O4 MNPs具有高催化效率、良好稳定性、单分散性和快速磁分离等优点。作者以ZnFe2O4 MNPs为模拟过氧化物酶，结合葡萄糖氧化酶（GOx）和3,3',5,5'-四甲基联苯胺（TMB），建立了尿液葡萄糖的比色检测方法。GOx特异性催化葡萄糖氧化生成H2O2，ZnFe2O4 MNPs催化H2O2氧化TMB产生蓝色产物，其颜色变化可肉眼观察，并在652 nm处产生吸光信号。该方法简单、低成本、高灵敏且选择性良好，葡萄糖线性范围为1.25×10−6至1.875×10−5 mol/L，检出限为3.0×10−7 mol/L，可用于尿液葡萄糖水平监测。
英文摘要
In this paper, we discovered that ZnFe(2)O(4) magnetic nanoparticles (MNPs) possess intrinsic peroxidase-like activity. ZnFe(2)O(4) MNPs exhibit several advantages such as high catalytic efficiency, good stability, monodispersion, and rapid separation over other peroxidase nanomimetics and horseradish peroxidase (HRP). ZnFe(2)O(4) MNPs were used as a colorimetric biosensor for the detection of urine glucose. This method is simple, inexpensive, highly sensitive, and selective for glucose detection using glucose oxidase (GOx) and ZnFe(2)O(4) MNPs with a linear range from 1.25 × 10(-6) to 1.875 × 10(-5) mol L(-1) with a detection limit of 3.0 × 10(-7) mol L(-1). The color change observable by the naked eyes based on the oxidation of 3,3',5,5'-tetramethylbenzidine (TMB) is the principle for the sensing of urine glucose level.