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），样品基质为 PBS 缓冲液和牛血清
检测原理
葡萄糖扩散至传感器表面后，被共价固定于 PGLD 的葡萄糖氧化酶（GOx）催化氧化，生成葡萄糖酸和过氧化氢（H2O2）。H2O2 在铝电极/聚苯胺纳米管（PANINTs）界面发生氧化反应：H2O2 → O2 + 2H+ + 2e-，释放的电子经 PANINTs 的高导电网络快速传递至铝工作电极，形成安培电流。由于 H2O2 生成量与葡萄糖浓度成正比，稳态电流随葡萄糖浓度升高而增大。PGLD 同时固定链激酶（SK）和磷酸胆碱（PC），分别提供抗血栓和抗蛋白吸附功能，提高植入式应用中的血液相容性。
检测灵敏度
线性范围: 1–50 mM
效应效果
该传感器在 PBS 中对葡萄糖呈稳定安培响应，表观 Michaelis 常数 KM app 为 5.71 mM，VMax 为 210.97 nA，说明 GOx 偶联后活性保持良好；作者称其性能优于戊二醛固定 GOx 的 PAMAM 树状大分子膜。体外血液相容性显示，PGLD 表面 CD62P 阳性血小板比例与玻璃和医用硅胶相比差异显著，提示血小板黏附/激活受抑制；负载链激酶（约 12.10×10^6 分子/mg）具有纤溶活性，可溶解血栓。在含 20 mM 葡萄糖的牛血清中 37°C 搅拌 200 h，电流输出相对稳定，表明 PC 可抑制蛋白吸附和生物污损。未报告选择性、RSD 和回收率，作者认为其适合植入式葡萄糖传感器界面。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：铝薄膜（Al，Alcoa 99.99%，30.0 μm），作为工作电极导电基底
- 导电纳米修饰层：聚苯胺纳米管（PANI nanotubes，PANINTs），由苯胺模板电化学聚合形成，包埋生物偶联 PGLD 并作为电子介体
- 树状大分子载体：第4代聚甘油树状大分子（PGLD，Mn=3724，约48个羟基），提供羟基反应位点并承载多种生物分子
- 抗血栓功能元件：链激酶（SK），经 CDAP 活化羟基以酰胺键共价固定，激活纤溶系统抑制血栓
- 抗污/血液相容元件：磷酸胆碱（PC，由 11-巯基十一烷基磷酸胆碱 SPC 偶联至 PGLD 外围），模拟磷脂表面抑制蛋白吸附
- 识别/催化元件：葡萄糖氧化酶（GOx，EC 1.1.3.4），经 CDAP 活化羟基共价固定，催化葡萄糖氧化
- 信号产物：过氧化氢（H2O2），GOx 催化葡萄糖氧化生成，在电极表面氧化产生电流
- 读出层：饱和甘汞电极（SCE）与可编程静电计（Keithley 237），用于安培法电流测量
中文摘要
本文报道了基于聚甘油树状大分子（PGLD）的葡萄糖生物传感器的生物学与电化学性能。将链激酶（SK）、葡萄糖氧化酶（GOx）和磷酸胆碱（PC）固定化于 PGLD 表面，获得具有葡萄糖传感性能且血液相容的生物偶联物。随后通过苯胺模板电化学聚合，将生物偶联 PGLD 包埋于聚苯胺纳米管（PANINTs）中。由于 PANINTs 具有促进 GOx 相关电子转移反应的能力，被用作电子介体。通过体外实验研究血小板黏附、纤溶活性和蛋白吸附，以考察血液与 PGLD 生物传感器的相互作用。结果表明，该 PGLD 生物传感器对葡萄糖表现出强而稳定的安培响应；表观 Michaelis 常数（KM app）说明 GOx 与 PGLD 偶联后酶活性未发生显著改变。其生物电化学特性表明，本文开发的生物偶联 PGLD 有望作为植入式生物传感器，尤其是氧化还原酶型传感器的界面材料。
英文摘要
In this work, the biological and electrochemical properties of glucose biosensor based on polyglycerol dendrimer (PGLD) is presented. Streptokinase (SK), glucose oxidase (GOx) and phosphorylcholine (PC) were immobilized onto PGLD to obtain a blood compatible bioconjugate with glucose sensing properties. The bioconjugated PGLD was entrapped in polyaniline nanotubes (PANINT's) through template electrochemical polymerization of aniline. PANINT's were used as electron mediator due to their high ability to promote electron-transfer reactions involving GOx. Platelet adhesion, fibrinolytic activity and protein adsorption were studied by in vitro experiments to examine the interaction of blood with PGLD biosensor. The PGLD biosensor exhibits a strong and stable amperometric response to glucose. The enzyme affinity for the substrate (K (M) (app) ) indicates that the enzyme activity was not significantly altered after the bioconjugation of GOx with PGLD dendrimer. The bioelectrochemical properties suggest that the bioconjugated PGLD developed in this work appears to be a good candidate for providing interfaces for implantable biosensors, especially oxidoreductase-based sensors.