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, Glc）；样品基质：0.01 M 磷酸盐缓冲液（pH 7.0，0.1 M NaClO4），有氧饱和 O2 或 N2 脱气无氧；文中提及可拓展至血清/血液、发酵液和食品基质。
检测原理
GOx 识别并催化葡萄糖氧化，生成 D-葡萄糖内酯和 H2O2（有氧）或 FADH2（无氧）。有氧体系中，O2 作为天然电子受体再生 GOx；含 Fc 的 PDAMS/PMDUS 膜在低过电位下电催化 H2O2 的阳极氧化或阴极还原，Fc/Fc+ 在电极与酶活性位点间传递电子，产生与葡萄糖浓度成正比的安培电流。无氧体系中，Fc+ 作为电子介质氧化 FADH2 并再生 GOx，随后 Fc 在电极表面被氧化，形成阳极电流。多铁氧体聚合物中相邻 Fc 位点相互作用，促进准同时电子转移，降低酶直接氧化过电位，提高响应速度和灵敏度；在 +0.10 至 −0.05 V vs SCE 区间可避免 AA、UA、ACE 干扰。
检测灵敏度
最佳有氧 GOx/PMDUS（交联，0.0 V vs SCE）：LOD: 7.8 μM；线性范围: 0–3 mM；灵敏度: 12.8 μA mM−1 cm−2；响应时间: 2 s；K′M: 1.36 mM。其他报告值：GOx/PMDUS（交联，0.5 V）LOD: 0.4 μM；线性范围: 0–4 mM；灵敏度: 60.4 μA mM−1 cm−2；K′M: 5.08 mM；GOx/PDAMS（交联，0.5 V）LOD: 0.7 μM；线性范围: 0–2 mM；灵敏度: 48.7 μA mM−1 cm−2；K′M: 5.90 mM；GOx/PDAMS（交联，0.2 V）LOD: 40.2 μM；线性范围: 0–2 mM；灵敏度: 6.8 μA mM−1 cm−2；K′M: 0.79 mM；无氧 GOx/PDAMS（静电吸附，0.5 V）LOD: 51.0 μM；线性范围: 0–3 mM；灵敏度: 0.6 μA mM−1 cm−2；K′M: 9.30 mM；无氧 GOx/PMDUS（交联，0.5 V）LOD: 88.5 μM；线性范围: 0–4 mM；灵敏度: 0.2 μA mM−1 cm−2；K′M: 4.21 mM。
效应效果
在 +0.10 至 −0.05 V vs SCE 工作电位区间，0.1 mM 抗坏血酸（AA）、尿酸（UA）和对乙酰氨基酚（ACE）对 1 mM 葡萄糖信号无明显影响；电位高于 +0.10 V 时受干扰，可加 Nafion 层消除，但信号降低约 40%，线性范围扩展约两倍，提高电位可改善约 80%。重现性方面，2.0 mM 葡萄糖的批内 RSD 为 1.3%（n=5），电极间 RSD 为 3.8%。稳定性方面，间歇测量 6 天响应基本不变，4 °C、pH 7.0 磷酸盐缓冲液中储存 7 周后响应下降 35%。未报告实际样品加标回收率。作者认为其分析性能与或优于制备更复杂的近期传感器，适用于多种氧化酶及临床、食品、发酵等场景。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：Pt 盘电极（Pt，3 mm 直径），经抛光和电化学活化，作为工作电极。
- 聚合物修饰层：含相互作用铁氧体（Fc）的碳硅烷聚合物 PDAMS 或 PMDUS 电沉积膜，作为 GOx 载体、电子介质和 H2O2 电催化剂。
- 识别元件：葡萄糖氧化酶（GOx，Aspergillus niger type VII），催化葡萄糖氧化并再生 FAD。
- 固定化/交联剂：牛血清白蛋白（BSA）与戊二醛（glutaraldehyde），用于 GOx 共价交联固定；静电吸附法中用戊二醛蒸气防止酶脱附。
- 抗干扰层（可选）：Nafion 层，阻挡抗坏血酸（AA）、尿酸（UA）和对乙酰氨基酚（ACE）等干扰，但使信号降低约 40%。
- 电子受体/介质：有氧条件下 O2 作为天然电子受体；无氧条件下聚合物 Fc/Fc+ 作为电子介质。
- 检测介质：0.01 M 磷酸盐缓冲液（pH 7.0）含 0.1 M NaClO4，有氧饱和 O2 或 N2 脱气无氧。
中文摘要
本文报道了两种含相互作用铁氧体（ferrocene, Fc）功能化碳硅烷聚合物 PDAMS 和 PMDUS 作为氧化酶安培生物传感器载体和生物电催化剂的性能与动力学特征。以黑曲霉葡萄糖氧化酶（GOx）为模型酶，比较了戊二醛交联和静电吸附两种固定化方法。所得聚合物修饰电极可在有氧阳极、有氧阴极以及无氧阳极条件下有效换能，用于葡萄糖检测，因而具有较宽应用范围。PMDUS 在有氧介质中表现出最佳动力学和分析性能，PDAMS 在无氧条件下更优。最佳有氧传感器在抗坏血酸无干扰电位区间内对葡萄糖呈严格线性响应，线性范围为 0–3.0 mM，检出限为 7.8 μM，响应时间小于 2 s；按 Lineweaver–Burk 方程计算的表观 Michaelis–Menten 常数为 1.36 mM。
英文摘要
In this work, the bioelectrocatalytical properties and kinetic characteristics of new oxidase amperometric biosensors based on two different ferrocene functionalized carbosilane polymers, polydiallylmethylsilane (PDAMS) and polymethyldiundecenylsilane (PMDUS) are described. In the development of these biodevices, glucose oxidase has been used as example of oxidase enzyme, and two different immobilization procedures have been studied. The polymer-modified electrodes act as efficient transducers for glucose sensing in anodic and cathodic aerobic conditions and also in anodic anaerobic conditions, and this fact turns them into useful devices for a wide field of applications. PMDUS has shown to be the bioelectrocatalyst with best kinetic and analytical properties in aerobic media while PDAMS was better in anaerobic conditions. The best aerobic biosensor developed displayed a strictly linear range from 0 to 3.0 mM, a detection limit of 7.8 μM and a response time less than 2 s in an ascorbate interference free work potential interval. The apparent Michaelis-Menten constant was calculated to be 1.36 mM according to the Lineweaver-Burk equation.