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, D-(+)-glucose）；样品基质：PBS 缓冲液，含抗坏血酸（AA）/尿酸（UA）干扰测试
检测原理
该传感器以 GOD 为识别元件，TiO2–GR 复合层为导电与吸附基底。葡萄糖进入电极界面后，被 GOD 催化氧化为葡萄糖内酯，同时 GOD 的 FAD 辅基被还原为 FADH2；FADH2 在电极表面发生氧化，重新生成 FAD 并释放 2 个电子和 2 个质子。TiO2 纳米颗粒提供高比表面积和酶固定位点，GR 纳米片形成连续导电网络，二者协同促进 GOD 与电极之间的直接电子转移。在 -0.6 V 恒电位安培检测下，电子转移速率随葡萄糖浓度升高而增大，因此电流响应在 0–8 mM 范围内与葡萄糖浓度呈线性关系。
检测灵敏度
线性范围: 0–8 mM；灵敏度: 6.2 mA/mM cm2
效应效果
该传感器在 2、5、8 mM 葡萄糖溶液中连续循环伏安扫描 100 次后，电流响应分别下降约 5.6%、5.4% 和 5.8%，表明具有较好稳定性。对 8 mM 葡萄糖进行 4 次测量，电流响应相对标准偏差（RSD）为 5.6%，重现性良好。选择性测试中，向 20 mL PBS 中分别加入 1 mL 1 mM 抗坏血酸（AA）或尿酸（UA），电流无明显变化，说明对常见血浆干扰物具有抗干扰能力。与纯 TiO2 和纯 GR 电极相比，TiO2–GR 复合电极电流响应和灵敏度更高；作者认为其适用于 4.4–6.6 mM 人体血糖检测及糖尿病诊断。
传感器的构成
- 基底电极：玻璃碳电极（GCE），作为工作电极与电化学换能基底
- 纳米复合修饰层：TiO2–GR 复合材料（TiO2 纳米颗粒 P25 与石墨烯 GR 纳米片），提供高比表面积、导电网络与酶吸附位点
- 识别元件：葡萄糖氧化酶（GOD，Aspergillus niger），催化葡萄糖氧化并实现识别
- 固定层：Nafion 溶液（0.05 wt%），涂覆于修饰电极表面，固定 GOD/TiO2–GR 层并稳定界面
- 反应介质：0.01 M PBS 缓冲液，重悬 TiO2–GR/GOD 胶体并维持酶活性
- 测量电极：Ag/AgCl 参比电极与 Pt 对电极，构成三电极电化学测量体系
中文摘要
本研究开发了一种基于葡萄糖氧化酶（GOD）吸附于 TiO2–石墨烯（GR）纳米复合电极的新型葡萄糖生物传感器。TiO2–GR 复合材料由 TiO2 纳米颗粒与氧化石墨烯（GO）纳米片胶体混合物经气溶胶辅助自组装（AASA）法合成。所有 TiO2–GR 复合材料均呈球形颗粒形貌；观察到微米级 TiO2 颗粒被 GR 纳米片包裹，且包裹程度与 GO/TiO2 质量比成正比。在 -0.6 V 下，由 TiO2–GR 复合材料制备的葡萄糖生物传感器对 0–8 mM 葡萄糖浓度呈现线性安培响应，最高灵敏度约为 6.2 mA/(mM·cm2)。与纯 TiO2 和纯 GR 生物传感器相比，该 TiO2–GR 复合葡萄糖生物传感器表现出更高的葡萄糖氧化还原催化性能。
英文摘要
A novel glucose biosensor was developed based on the adsorption of glucose oxidase at a TiO(2)-Graphene (GR) nanocomposite electrode. A TiO(2)-GR composite was synthesized from a colloidal mixture of TiO(2) nanoparticles and graphene oxide (GO) nanosheets by an aerosol assisted self-assembly (AASA). The particle morphology of all TiO(2)-GR composites was spherical in shape. It was observed that micron-sized TiO(2) particles were encapsulated by GR nanosheets and that the degree of encapsulation was proportional to the ratio of GO/TiO(2). The amperometric response of the glucose biosensor fabricated by the TiO(2)-GR composite was linear against a concentration of glucose ranging from 0 to 8mM at -0.6 V. The highest sensitivity was noted at about 6.2 μA/mMcm(2). The as prepared glucose biosensor based on the TiO(2)-GR composite showed higher catalytic performance for glucose redox than a pure TiO(2) and GR biosensor.