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 溶液、Sugar-Chex 全血血糖线性标准（模拟全血基质）
检测原理
该传感器采用无介质（reagentless）酶促耗氧机制。GOx 识别并催化葡萄糖氧化，生成葡萄糖内酯和还原态 FADH2-GOx；FADH2-GOx 随后被溶解氧再氧化为 FAD-GOx，同时生成 H2O2 并消耗 O2。在 -0.45 V 恒电位下，GCE 表面发生 O2 的还原反应，产生阴极电流。随着葡萄糖浓度升高，酶反应消耗更多 O2，电极附近 O2 浓度下降，阴极还原电流相应降低。Nafion 膜限制葡萄糖向酶层的过量扩散，并阻挡带负电的电活性干扰物。因此，电流下降幅度与葡萄糖浓度在 0.5–48 mM 范围内相关，实现血糖病理生理范围的电化学检测。
检测灵敏度
动态检测范围: 0.5–48 mM（商业葡萄糖）；动态检测范围: 1.3–28.2 mM（Sugar-Chex 全血血糖线性标准）
效应效果
该传感器选择性良好：在10–40倍生理或治疗浓度下，尿酸、水杨酸盐和甲苯磺丁脲仅产生约8%假电流，抗坏血酸额外信号小于4%，多巴胺和胆红素响应可忽略；生理/治疗浓度下无可检测干扰。生产重现性高，25个电极检测8 mM葡萄糖的变异系数为3%。抗生物污染性能优异，同一电极检测8 mM葡萄糖信号连续5天稳定，在Sugar-Chex血糖中浸泡7天无生物污染。BCA蛋白测定显示GOx结合量约3个月保持均匀，证实防泄漏固定。室温干燥储存约4周信号无明显下降，4℃干燥约5周降至初始50%。作者认为该快速、简单、可批量制备的方法适用于糖尿病血糖监测，并可扩展至其他酶固定电极。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻璃碳电极（GCE），经氧化铝抛光和 1% KOH 预处理，生成表面羟基并作为工作电极
- 识别/催化元件：葡萄糖氧化酶（GOx），经戊二醛交联后滴涂，催化葡萄糖氧化并消耗溶解氧
- 修饰/交联层：3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES），与 GCE 羟基及 GOx 形成稳定生物活性层，实现防泄漏固定
- 限制/抗干扰膜：Nafion（0.5 wt%），覆盖于 APTES–GOx 层外，限制葡萄糖过量反应并阻挡电活性干扰物
- 交联剂：戊二醛（glutaraldehyde），用于 GOx 预交联，提高酶固定稳定性
中文摘要
本文报道了一种快速、简便制备无试剂葡萄糖氧化酶（GOx）结合玻璃碳电极（GCE）的方法。将戊二醛交联的 GOx 滴涂于 KOH 预处理的 GCE 表面，随后滴涂 3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES），形成稳定且防泄漏的生物活性层，再覆盖 0.5% Nafion 膜。在 -0.45 V 恒电位下，该生物传感器对商业葡萄糖具有 0.5–48 mM 的宽动态检测范围，对 Sugar-Chex 全血血糖线性标准具有 1.3–28.2 mM 的检测范围。多种常见内源性电活性物质和药物代谢物在生理或治疗浓度下未引起明显信号响应。作者认为该方法是迄今制备葡萄糖生物传感器最快速的方法之一。传感器在 Sugar-Chex 血糖中浸泡 7 天未发生生物污染，生产重现性良好，室温干燥储存数周后仍保持初始活性。
英文摘要
A rapid and simple procedure was developed for the preparation of a highly stable and leach-proof glucose oxidase (GOx)-bound glassy carbon electrode (GCE). Crosslinked GOx via glutaraldehyde was drop-cast on a KOH-pretreated GCE followed by drop-casting of 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES) to form a stable bioactive layer. At -0.45 V, the biosensor exhibited a wide dynamic detection range of 0.5-48 mM for commercial glucose and 1.3-28.2 mM for Sugar-Chex blood glucose linearity standards. Several endogenous electroactive substances and drug metabolites commonly found in blood were tested and provoked no signal response. To our knowledge, the developed procedure is the most rapid method for preparing a glucose biosensor. The biosensor suffered no biofouling after 7 days of immersion in Sugar-Chex blood glucose. With excellent production reproducibility, GOx-bound electrodes stored dry at room temperature retained their initial activity after several weeks.