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：标准葡萄糖溶液、真实血液样品
检测原理
固定化葡萄糖氧化酶（GOD）作为识别元件，与样品中的葡萄糖发生特异性酶促反应：葡萄糖在GOD催化下被氧化为葡萄糖内酯，同时消耗溶解氧（O2）并生成过氧化氢。该反应使电极附近氧分压下降。Clark型溶解氧电极在恒定电位-0.6 V vs Ag/AgCl下发生氧还原，产生与氧分压成正比的电流。葡萄糖浓度越高，单位时间内耗氧越多，电流变化越大，因此可通过校准曲线将电流响应转换为葡萄糖浓度。戊二醛交联主要提高酶固定稳定性，不直接参与信号放大。
检测灵敏度
线性范围: 22.5–450 mg/dl；灵敏度斜率: 0.0016（Y = 0.0517 + 0.0016X）；R^2 = 0.999；S.D. = 0.318
效应效果
该传感器在真实血液样品中检测葡萄糖，并与BARC医院检测值比较，线性拟合斜率为1.027，R^2=0.992，说明其在复杂基质中具有良好的抗干扰能力和可行性。单张酶膜可重复使用127次，仍保留约90%初始酶活；4℃缓冲液中保存45天后活性仍保持约90%。对90 mg/dl葡萄糖的响应相对标准偏差为1.06×10^-2（n=6），重现性良好。戊二醛交联可减少酶泄漏，提高重复使用性。作者认为洋葱内表皮膜是生物相容、低成本、稳定的酶固定载体，适用于葡萄糖生物传感器。
传感器的构成
- 换能器电极：Clark型溶解氧电极（DO electrode），在-0.6 V vs Ag/AgCl下检测氧还原电流
- 固定载体：洋葱鳞茎内表皮膜（onion bulb scale inner epidermal membrane），天然细胞壁基质，承载GOD
- 识别元件：葡萄糖氧化酶（GOD, E.C.1.1.3.4），催化葡萄糖氧化并消耗O2
- 交联固定剂：戊二醛（glutaraldehyde, 2%），交联GOD至膜表面，减少酶泄漏
- 密封固定结构：O-ring与纱布（cheesecloth），将酶膜固定于电极表面
- 反应介质：50 mM磷酸钠缓冲液（sodium phosphate buffer, pH 6.0），提供酶反应环境
中文摘要
本研究以洋葱鳞茎内表皮膜作为天然聚合物载体，用于固定葡萄糖氧化酶（GOD）并构建基于溶解氧（DO）探针的葡萄糖生物传感器。将GOD负载于洋葱内表皮膜上，并与溶解氧探针联用；当固定化GOD催化葡萄糖氧化为葡萄糖内酯时，反应消耗溶解氧，探针测得与氧分压相关的响应变化，从而实现对葡萄糖的检测。校准曲线显示该传感器在22.5–450 mg/dl范围内具有良好线性。单张酶膜可重复使用127次，仍保留约90%初始酶活；4℃缓冲液中保存45天后活性仍保持约90%。扫描电镜观察表明固定化后膜表面形貌发生变化，证实酶成功固定。该工作首次报道洋葱鳞茎内表皮膜作为酶固定化固体载体用于生物传感器，展示了其生物相容、低成本、稳定且可重复使用的潜力。
英文摘要
Inner epidermal membrane of the onion bulb scales was studied as a natural polymer support for immobilization of the glucose oxidase (GOD) enzyme for biosensor application. Onion epidermal membrane was used for immobilization of glucose oxidase and was associated with dissolved oxygen (DO) probe for biosensor reading. Glucose was detected on the basis of depletion of oxygen, when immobilized GOD oxidizes glucose into gluconolactone. A wide detection range between 22.5 and 450 mg/dl was estimated from calibration plot. A single membrane was reused for 127 reactions with retention of approximately 90% of its initial enzyme activity. Membrane was stable for 45 days ( approximately 90% activity) when stored in buffer at 4 degrees C. Surface structure studies of the immobilized membranes were carried under SEM. To our knowledge, this is the first report on employing inner epidermal membrane of onion bulb scales as the solid support for immobilization of enzyme.