组成图示
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传感器类型
化学发光生物传感器
检测对象
葡萄糖（glucose）；样品基质：人血浆（human plasma）、水溶液标准样品
检测原理
葡萄糖在 GOD 催化下被氧化生成 H2O2；H2O2 随流动相进入后半段，与吸附于 Mg-Al-CO3 LDHs 表面的鲁米诺发生反应。LDHs 同时提供弱酸缓冲环境并催化鲁米诺-H2O2 化学发光反应，使发光体 3-氨基邻苯二甲酸根处于激发态，发射约 455 nm 的 CL 光。HRP 与 GOD 共同构成双酶催化层，提高 H2O2 介导的 CL 响应。PMT 将光信号转换为电信号，CL 强度随 H2O2 和葡萄糖浓度增加而增强，从而实现定量检测。该设计将酶反应与发光反应集成于同一石英管，克服鲁米诺 CL 通常需强碱而 GOD 最适 pH 为 5.5 的不兼容问题。
检测灵敏度
葡萄糖: LOD: 0.1 mM (S/N=3)；线性范围: 0.005–1.0 mM；灵敏度斜率: 99.681（回归方程 y=99.681x-0.9875）；R^2=0.9966；H2O2: 线性范围: 0.0001–0.25 mM；灵敏度斜率: 397.38（回归方程 y=397.38x+0.2428）；R^2=0.9972
效应效果
该传感器对葡萄糖具有较高选择性，人血浆中常见干扰物影响较小，主要得益于弱酸性条件下鲁米诺 CL 反应。操作稳定性良好，对 5.0 mM 葡萄糖连续 200 次测量 RSD 为 2.8%；两个月后 CL 强度仍保持初始值的约 95%。实际人血浆样品稀释 100 倍后采用标准加入法检测，结果与 DNS 法一致，加标回收率为 96%–102%。作者认为其灵敏度与已有葡萄糖 CL 传感器相当，但 pH 兼容性更好，可用于血浆葡萄糖检测，并可通过更换酶拓展到其他分析物及水中 H2O2 监测。
传感器的构成
- 基底/换能器：透明石英管（quartz tube）作为流动池，PMT 作为光信号换能器
- 酶固定层：硅胶溶胶-凝胶（silica sol-gel，由 TEOS 制备）包埋 GOD 和 HRP，固定于石英管内壁前半段
- 识别/催化元件：葡萄糖氧化酶（GOD）催化葡萄糖氧化生成 H2O2；辣根过氧化物酶（HRP）参与鲁米诺-H2O2 化学发光催化
- 信号标记物：鲁米诺（luminol，3-aminophthalhydrazide）作为 CL 发光底物，表面吸附于 LDHs
- 纳米材料修饰层：Mg-Al-CO3 层状双氢氧化物（LDHs）填充石英管后半段，作为鲁米诺载体、CL 催化剂和缓冲介质
- 封闭/固定辅助：玻璃棉（glass wool）置于石英管两端，防止 LDHs 颗粒流失
中文摘要
本研究报道了一种用于葡萄糖检测的新型化学发光（CL）流动生物传感器。Mg-Al-CO3 层状双氢氧化物（LDHs）被用作鲁米诺试剂的固定载体、鲁米诺 CL 催化剂以及 CL 反应缓冲介质，并可在弱酸性溶液（pH 5.8）中触发鲁米诺 CL。将含葡萄糖氧化酶（GOD）和辣根过氧化物酶（HRP）的硅胶溶胶-凝胶固定在透明石英管内壁前半段，后半段填充鲁米诺杂化 Mg-Al-CO3 LDHs，从而在弱酸性条件下构建 CL 流动池。CL 强度与葡萄糖浓度在 0.005–1.0 mM 范围内呈线性关系，葡萄糖检出限（S/N=3）为 0.1 mM。该传感器具有优异的稳定性、高重现性和高选择性，已成功用于人血浆样品中葡萄糖的测定，结果令人满意。该工作突破了鲁米诺 CL 与酶活性之间 pH 不兼容的瓶颈。
英文摘要
In this work, serving as supports in immobilizing luminol reagent, catalysts of luminol chemiluminescence (CL), and buffer solutions for the CL reaction, Mg-Al-CO(3) layered double hydroxides (LDHs) were found to trigger luminol CL in weak acid solutions (pH 5.8). The silica sol-gel with glucose oxidase and horseradish peroxidase was immobilized in the first half of the inside surface of a clear quartz tube, and luminol-hybrid Mg-Al-CO(3) LDHs were packed in the second half. Therefore, a novel CL flow-through biosensor for glucose was constructed in weak acid solutions. The CL intensity was linear with glucose concentration in the range of 0.005-1.0mM, and the detection limit for glucose (S/N=3) was 0.1 μM. The proposed biosensor exhibited excellent stability, high reproducibility and high selectivity for the determination of glucose and has been successfully applied to determine glucose in human plasma samples with satisfactory results. The success of this work has broken the bottleneck of the pH incompatibility between luminol CL and enzyme activity.