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）；样品基质：0.1 M NaOH 溶液、人血清（human serum）
检测原理
该传感器为无酶安培型葡萄糖传感器。在碱性介质中，Ni/Al-LDH 纳米片中的 Ni(II) 在电极表面被氧化为 Ni(III)，反应可表示为 LDH–Ni(II)+OH−→LDH(OH−)–Ni(III)+e−。生成的 Ni(III) 作为氧化剂与葡萄糖发生化学反应，将葡萄糖氧化为葡萄糖内酯，同时自身被还原为 Ni(II)；Ni(II) 可再次被电极氧化，形成循环电催化。随着葡萄糖浓度升高，Ni(III) 被消耗的速度增加，为维持 Ni(II)/Ni(III) 循环需要更大的电子转移电流，因此安培电流随葡萄糖浓度增加。速率控制步骤涉及葡萄糖向 LDH 层间金属位点扩散以及 OH− 进入层间，LDH 层状结构提供持续再生 Ni(III) 的界面，实现无酶电催化放大。
检测灵敏度
LOD: 0.01 mM（S/N=3）；线性范围: 0.01–10 mM；校准曲线线性上限: 8.6 mM
效应效果
传感器对常见干扰物具有可接受选择性：在0.1 M NaOH、0.7 V下，等浓度抗坏血酸响应仅为葡萄糖的6.7%，多巴胺和尿酸干扰可忽略；考虑血清中葡萄糖5.7 mM、抗坏血酸0.1 mM，可用于血液葡萄糖分析。重现性良好，8个独立电极RSD为7.1%，1 mM葡萄糖连续50次测定RSD为3.7%。4°C储存4天和21天后分别保留90.6%和49.3%灵敏度。人血清样品测定结果与自动生化分析仪比色酶法一致，5个样品RSD为2.1%–7.5%。作者认为该传感器制备简单、成本低、无酶，具有血糖检测应用前景。
传感器的构成
- 基底电极：玻璃碳电极（GCE），作为工作电极与电子转导基底。
- 纳米催化层：Ni/Al 层状双氢氧化物（Ni/Al-LDH）纳米片，Ni/Al 摩尔比约3:1，提供 Ni(II)/Ni(III) 氧化还原中心。
- 复合固定层：壳聚糖（CHT，0.2 wt% 醋酸壳聚糖溶液）与 Ni/Al-LDH 混合涂覆成膜，固定纳米片并增强导电性与稳定性。
- 催化识别层：Ni/Al-LDH 中的 Ni 中心，无葡萄糖氧化酶（GOD），直接电催化氧化葡萄糖。
- 工作介质：0.1 M NaOH 溶液，提供 OH- 并维持碱性电催化环境。
中文摘要
本文报道了一种廉价、简单且无需葡萄糖氧化酶的安培型葡萄糖生物传感器。该传感器以玻璃碳电极为基底，采用单分散、高活性的 Ni/Al 层状双氢氧化物（Ni/Al-LDH）纳米片与壳聚糖（CHT）复合膜修饰电极表面。Ni/Al-LDH 纳米片提供 Ni(II)/Ni(III) 氧化还原中心，在碱性介质中通过电催化氧化葡萄糖产生安培信号；壳聚糖则作为成膜、固定和导电介质，提高膜稳定性。传感器在 0.48 V 电位下对葡萄糖具有快速响应，线性范围为 0.01–10 mM，并表现出良好的操作稳定性。文章还系统优化了传感器制备条件，考察了施加电位、扫描速率以及常见干扰化合物对安培响应的影响，并讨论了该传感器用于人血清葡萄糖检测的可行性。
英文摘要
A novel cheap and simple amperometric glucose biosensor, based on the electrode modified with the Ni/Al layered double hydroxide (LDH) nanoflakes and chitosan (CHT), without glucose oxidase, is presented. The glucose biosensor based on monodispersed high active Ni/Al-LDH nanoflakes and CHT exhibits an appropriate linear range of 0.01-10mM and good operational stability. The amperometric sensor shows a rapid response at the potential value 0.48V. In addition, optimization of the biosensor construction, the effects of the applied potential, the scan rate as well as common interfering compounds on the amperometric response and human serum samples analysis of the sensor were investigated and discussed.