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，β-D-glucose）；样品基质：空气饱和0.1 M磷酸盐缓冲液（PBS，pH 7.4），未报道血清、尿液或食品等实际样品
检测原理
该传感器采用无 mediator 的安培型氧还原模式。GOD固定于Fe3O4@SiO2@Au纳米粒子表面，其FAD活性中心与电极之间实现直接电子转移。葡萄糖进入电极界面后，被GOD催化氧化为葡萄糖内酯，同时GOD(FAD)被还原为GOD(FADH2)；GOD(FADH2)再与溶解氧反应，将O2还原为H2O2并再生GOD(FAD)。Au纳米粒子对O2具有强催化还原活性，在负电位下产生稳定的阴极电流。随着葡萄糖浓度升高，酶促反应消耗更多O2，可用O2减少，氧还原阴极电流下降，电流变化量与葡萄糖浓度呈线性关系。Au纳米粒子的高催化活性和高酶负载共同增强信号。
检测灵敏度
LOD: 0.23 μM（S/N=3）；线性范围: 至3.97 mM；灵敏度: 62.45 μA·mM−1·cm−2；斜率: 6.68 μA·mM−1；r = 0.999；响应时间: <5 s
效应效果
传感器在0.1 M空气饱和PBS（pH 7.4）中对葡萄糖响应快速，稳定时间小于5 s。选择性方面，在0.40 mM葡萄糖存在下，0.01 mM尿酸和抗坏血酸均未引起明显干扰。稳定性方面，连续循环伏安扫描50圈后催化电流仅下降1.61%。重现性方面，对0.13 mM葡萄糖连续5次测量的RSD为5.75%，5个独立制备电极对0.40 mM葡萄糖的RSD为5.46%。作者认为该核壳磁性纳米粒子基质可实现高且稳定的蛋白负载，为蛋白基生物电子器件提供实用途径。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻璃碳电极（GCE），抛光清洗后作为电子转移动态基底
- 电荷修饰层：聚乙烯亚胺（PEI）与聚苯乙烯磺酸钠（PSS）依次修饰，形成p-GCE，提供界面电荷并辅助纳米粒子附着
- 磁性核壳纳米粒子：Fe3O4@SiO2@Au（Fe3O4@a-SiO2@Au）纳米粒子，Fe3O4核提供磁性，SiO2壳稳定粒子并提供氨基，Au纳米粒子提供导电与氧还原催化
- 自组装功能化层：半胱胺（Cys）在Au纳米粒子表面自组装，提供含硫/氨基界面用于GOD吸附
- 识别元件：葡萄糖氧化酶（GOD），催化葡萄糖氧化并消耗溶解氧
- 信号受体/电子受体：溶解氧（O2），在Au催化下发生还原反应，其消耗量随葡萄糖浓度变化
- 读出介质：空气饱和0.1 M磷酸盐缓冲液（PBS, pH 7.4），三电极体系与电化学工作站读出电流
中文摘要
本文通过简便溶剂热法制备单分散Fe3O4磁性纳米粒子，并依次用二氧化硅和Au进行功能化，形成核壳结构Fe3O4@SiO2@Au纳米粒子。随后将该核壳纳米粒子作为基质，构建基于葡萄糖氧化酶（GOD）的葡萄糖传感器。固定化GOD保持良好生物活性，蛋白负载量达3.92×10−9 mol·cm−2，并在电极表面呈现表面控制的准可逆氧化还原反应，表观异相电子转移速率常数为7.98±0.6 s−1。所构建的葡萄糖传感器具有宽线性范围（至3.97 mM）、高灵敏度（62.45 μA·mM−1·cm−2）和快速响应（小于5 s），并表现出良好的抗干扰性、稳定性和重现性。
英文摘要
Monodisperse Fe3O4 magnetic nanoparticles (NPs) were prepared under facile solvothermal conditions and successively functionalized with silica and Au to form core/shell Fe3O4@silica@Au NPs. Furthermore, the samples were used as matrix to construct a glucose sensor based on glucose oxidase (GOD). The immobilized GOD retained its bioactivity with high protein load of 3.92×10(-9) mol·cm(-2), and exhibited a surface-controlled quasi-reversible redox reaction, with a fast heterogeneous electron transfer rate of 7.98±0.6 s(-1). The glucose biosensor showed a broad linear range up to 3.97 mM with high sensitivity of 62.45 μA·mM(-1) cm(-2) and fast response (less than 5s).