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：PBS 缓冲液、血清（serum）
检测原理
葡萄糖扩散至电极表面后，被固定于中空球聚二苯胺（HS-PDPA）基质中的葡萄糖氧化酶（GOx）催化氧化，生成过氧化氢（H2O2）。HS-PDPA 纳米球具有高比表面积和良好导电性，使 GOx 的 FAD 辅基与铂电极之间形成快速直接电子转移（DET），表观电子转移速率常数约 2.25 s−1。在 +0.65 V 工作电位下，酶催化产生的 H2O2 在电极界面发生电化学氧化，产生安培电流；电流随葡萄糖浓度升高而增大，并在 1–28 mM 范围内线性。Nafion 保护层通过离子交换抑制抗坏血酸、尿酸和对乙酰氨基酚的干扰。该传感器无外源标记放大，主要依靠纳米结构高酶负载和快速电子转移提高灵敏度。
检测灵敏度
LOD: 0.05 mM (S/N = 3)；线性范围: 1–28 mM；灵敏度: 1.77 μA mM−1 cm−2；R^2 = 0.9931；FIA 线性范围: 1–25 mM；R^2 = 0.9996
效应效果
该传感器在 +0.65 V 下对葡萄糖具有良好抗干扰能力，5 mM 抗坏血酸（AA）、尿酸（UA）和对乙酰氨基酚（AP）均无明显干扰。4 mM 葡萄糖安培信号在 30 min 内稳定；连续 23 d 内平均电流无显著变化，之后灵敏度下降。九支电极重现性 RSD 为 4.23%，重复测量 RSD 约 0.8%（n=9），流注入重复进样 RSD 为 0.52%（n=3）。血清样品与商用血糖仪结果线性相关，斜率 0.982，R^2=0.9913。与常规 PDPA-GOx 相比，HS-PDPA-GOx 在 25 mM 葡萄糖下电流约 40.1 μA cm−2，明显高于 1.85 μA cm−2，作者认为可用于临床实验室血糖检测。
传感器的构成
- 工作电极基底：铂（Pt）圆盘电极，提供导电基底与电子转移动力
- 纳米修饰层：中空球纳米结构聚二苯胺（HS-PDPA），由二苯胺（DPA）经蒙脱土（MMT）层间原位聚合和α-萘磺酸（α-NSA）软模板自组装制备，提供高比表面积、导电通道和酶固定基质
- 交联固定剂：戊二醛（Glu），交联并固定葡萄糖氧化酶（GOx）于 HS-PDPA 膜
- 识别元件：葡萄糖氧化酶（GOx，Aspergillus niger，EC 1.1.3.4），催化葡萄糖氧化并保留 FAD 直接电子转移
- 抗干扰保护层：Nafion 薄膜，覆盖电极表面，利用离子交换能力抑制抗坏血酸（AA）、尿酸（UA）、对乙酰氨基酚（AP）干扰
- 信号换能产物：过氧化氢（H2O2），由 GOx 催化葡萄糖氧化生成，在 +0.65 V 被电化学氧化产生电流
中文摘要
本文通过软模板辅助自组装方法制备了中空球纳米结构聚二苯胺（HS-PDPA），并将葡萄糖氧化酶（GOx）固定于 HS-PDPA 基质中，构建了酶型葡萄糖生物传感器。HS-PDPA–GOx 电极呈现一对清晰、可逆的氧化还原峰，表明 GOx 的 FAD 辅基与导电聚合物之间发生快速直接电子转移。在 +0.65 V 工作电位下，该电极对葡萄糖具有高灵敏度（1.77 μA mM−1 cm−2）、良好稳定性和重现性。安培电流响应在 1–28 mM 葡萄糖范围内呈线性，检出限为 0.05 mM（S/N=3）。在抗坏血酸、尿酸和对乙酰氨基酚最大生理浓度存在下，电极仍对葡萄糖保持高选择性，可用于临床血糖监测。
英文摘要
Nanostructured, hollow spheres of polydiphenylamine (HS-PDPA) are prepared through a "soft template assisted self-assembly" approach. An enzymatic glucose biosensor is fabricated through immobilizing glucose oxidase (GOx) into HS-PDPA matrix. The HS-PDPA-GOx electrode exhibits a pair of well-defined reversible redox peaks with a fast heterogeneous electron transfer rate. At an applied potential of +0.65V, HS-PDPA-GOx electrode possesses high sensitivity (1.77 microAmM(-1)cm(-2)), stability and reproducibility towards glucose. The amperometric current response of HS-PDPA-GOx to glucose is linear in the concentration range between 1 and 28 mM with a detection limit of 0.05 mM (S/N=3). Also, HS-PDPA-GOx electrode shows high selectivity towards glucose in the presence of ascorbic acid, uric acid and acetaminophen at their maximum physiological concentrations.