组成图示
示意图生成中
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：0.1 M磷酸盐缓冲液（PBS, pH 7.2，含0.1 M KCl），文中提及可应用于血液和食品
检测原理
葡萄糖与固定化葡萄糖氧化酶（GOx）特异性结合并发生酶催化氧化，消耗氧气并生成过氧化氢（H2O2）。H2O2扩散至铂电极表面，在+0.60 V vs SCE下发生氧化分解，产生电子转移电流；安培法在搅拌条件下记录稳态电流。SiO2纳米颗粒作为高比表面积载体，增加GOx负载量和有效电极面积；粒径越小，酶活性中心暴露越充分，H2O2生成量越高，因此响应电流随葡萄糖浓度升高而线性增大。该体系无外加电子介质，信号增强主要来自纳米载体对酶固定、传质和界面反应面积的改善。
检测灵敏度
LOD: 1.5 μM（信噪比3）；线性范围: 0.02–10.0 mM；灵敏度: 2.078 μA/mM；R = 0.9993；低浓度线性范围: 0.02–0.4 mM；灵敏度: 1.993 μA/mM；R = 0.9997；CV氧化灵敏度: 2.566 μA/mM；R = 0.9999；CV还原灵敏度: 2.082 μA/mM；R = 0.9994
效应效果
17 nm SiO2修饰传感器性能最佳，520 nm与未修饰电极相近，说明小粒径显著增强响应。安培响应时间小于5 s，pH 5.0–8.0中pH 7.2响应最佳。循环伏安四次测量曲线基本重叠，表明短期稳定性好。五个同条件制备的17 nm传感器在10 mM葡萄糖中RSD低于6%；4 ℃间歇使用25天后仍保持85%初始活性。文中未报告选择性、抗干扰、实际样品加标回收率及与ELISA/HPLC/qPCR等方法的对比。作者认为该方法可低成本构建高性能葡萄糖生物传感器，并证明CV法与计时安培法等效。
传感器的构成
- 工作电极基底：铂丝（Pt wire, 0.7 mm），抛光并灼烧，提供导电基底与H2O2氧化界面
- 纳米载体修饰层：纳米二氧化硅（SiO2, 17–520 nm）与聚乙烯醇丁醛（PVB）乙醇溶液混合后浸涂干燥，作为GOx固定化载体并增大有效表面积
- 识别元件：葡萄糖氧化酶（GOx, 4.5 mg/mL, 5 μL），催化葡萄糖氧化生成H2O2
- 交联固定剂：戊二醛（glutaraldehyde, 2.5%, 3 μL），交联固定GOx以提高稳定性
- 外层保护/封闭：PVB浸涂层，覆盖酶层并维持酶微环境
- 电化学读出池：饱和甘汞电极（SCE）作参比、铂片作对电极，配合CHI 660B工作站进行CV/安培检测
中文摘要
本文采用Stöber法合成了粒径为17–520 nm的宽尺寸范围二氧化硅（SiO2）纳米颗粒，并将其作为酶固定化载体用于构建葡萄糖生物传感器。传感器以铂丝为工作电极，将不同粒径SiO2与聚乙烯醇丁醛（PVB）混合后修饰于电极表面，再固定葡萄糖氧化酶（GOx），并用戊二醛交联、PVB包覆。该传感器可在生理条件（0.1 M磷酸盐缓冲液，pH 7.2）下工作。结果表明，SiO2粒径显著影响传感器性能，粒径越小性能越高。其中17 nm SiO2修饰传感器在0.02–10 mM葡萄糖范围内线性良好，相关系数为0.9993，灵敏度为2.08 μA/mM，检出限为1.5 μM葡萄糖。
英文摘要
A wide size range of SiO(2) particles were synthesized and were used as enzyme immobilization carriers to fabricate glucose biosensors. The size of the particles was in the range of 17-520 nm. These biosensors could be operated under physiological conditions (0.1M phosphate buffer, pH 7.2). Particle size could affect the performance of SiO(2) modified glucose biosensors drastically. The smaller particles had higher performance. The smallest SiO(2) modified biosensor could work well in the glucose concentration range of 0.02-10 mM with a correlation coefficient of 0.9993. Its sensitivity was 2.08 microA/mM and the detection limit was 1.5 microM glucose.