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：葡萄汁（grape must）、葡萄酒（wine）及磷酸盐缓冲液（NaPBS）
检测原理
葡萄糖氧化酶（GOx）特异性催化葡萄糖氧化，生成葡萄糖酸内酯和过氧化氢（H2O2）。聚中性红（PNR）作为低电位氧化还原介体，在约 -0.35 V（vs Ag/AgCl）下将 GOx 催化产生的 H2O2 相关电子转移至碳膜工作电极，形成安培电流。葡萄糖浓度越高，H2O2 生成越多，PNR 介导的电子流越大，电流响应越大。流动池以 13.9 μL/s 提供稳定传质，Nafion 层阻挡干扰物，从而实现对葡萄糖的连续电化学检测。
检测灵敏度
批式 PNR-GOx(GA)：灵敏度 820 nA mM−1；LOD 54 μM（表1；正文另报 46 μM）；线性范围至 1.2 mM。流动 PNR-GOx(GA)：灵敏度 5.34 μA mM−1；LOD 35 μM；线性范围至 0.9 mM；重现性 LOD 36.0±3.2 μM，灵敏度 5.28±0.10 μA mM−1。批式 PNR-GOx(溶胶-凝胶, APTOS:GOPMOS)：灵敏度 0.70 μA mM−1；R^2=0.999；LOD 20 μM；线性范围至 1.1 mM。流动 PNR-GOx(溶胶-凝胶)：灵敏度 0.81±0.02 μA mM−1；LOD 62.0 μM。
效应效果
干扰试验显示，果糖、乙酸、酒石酸、苯酚和抗坏血酸对葡萄糖响应影响较小，相对响应分别为 96/93%、100/92%、93/96%、86/89% 和 80/88%（GA/溶胶-凝胶）。重现性方面，流动 GA 型三电极 LOD 为 36.0±3.2 μM，灵敏度 5.28±0.10 μA mM−1；溶胶-凝胶批式 RSD 约 3.6%（n=3）。稳定性上，GA 型 30 天保留 62% 初始灵敏度，溶胶-凝胶型 46 天保留 63%。葡萄汁样品回收率为 105、106、92、101、98 和 102%，与 HPLC 结果一致，适用于葡萄酒发酵葡萄糖监测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：碳膜电阻电极（carbon-film resistor electrode，2 Ω，几何面积约0.20 cm2），作为工作电极并传导电子。
- 介体修饰层：聚中性红（poly(neutral red), PNR）电聚合膜，作为低电位氧化还原介体传递电子；备选为钴六氰合铁酸盐（CoHCF）或铜六氰合铁酸盐（CuHCF）膜。
- 识别元件：葡萄糖氧化酶（glucose oxidase, GOx），催化葡萄糖氧化并产生过氧化氢（H2O2）。
- 固定化基质：戊二醛（glutaraldehyde, GA）交联牛血清白蛋白（BSA）层，或 APTOS:GOPMOS/MTMOS 溶胶-凝胶网络，用于包埋 GOx。
- 保护层：Nafion 5% 涂层，增强机械稳定性并阻挡干扰物。
- 流动池组件：Perspex 流动池、Ag/AgCl 参比电极和不锈钢管对电极，用于连续流动安培检测。
中文摘要
本文设计了一种适用于低成本碳膜电阻电极的电化学酶生物传感器流动池。以钴六氰合铁酸盐（CoHCF）、铜六氰合铁酸盐（CuHCF）和聚中性红（PNR）为氧化还原介体，分别通过戊二醛（GA）交联牛血清白蛋白（BSA）或氧硅烷溶胶-凝胶网络固定葡萄糖氧化酶（GOx）。溶胶-凝胶前驱体由3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTOS）与甲基三甲氧基硅烷（MTMOS）、甲基三乙氧基硅烷（MTEOS）、四乙氧基硅烷（TEOS）或3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷（GOPMOS）混合制备，并筛选出适合包埋的组成。批式恒电位安培优化表明，PNR-GOx 碳膜电极在两种固定化方式下均最适合流动分析。两种酶电极在流动条件下测试了重现性和稳定性，并用于葡萄汁发酵过程中葡萄糖的监测及干扰研究。
英文摘要
A flow cell has been designed for use with an electrochemical enzyme biosensor, based on low-cost carbon-film electrodes. Three types of mediators were used: cobalt and copper hexacyanoferrates and poly(neutral red) (PNR), covered with glucose oxidase (GOx) immobilised by cross-linking with glutaraldehyde in the presence of bovine serum albumin or inside a oxysilane sol-gel network. Mixtures of sol-gel precursors were made from 3-aminopropyl-triethoxysilane (APTOS) together with methyltrimethoxysilane (MTMOS), methyltriethoxysilane (MTEOS), tetraethyloxysilane (TEOS) or 3-glycidoxypropyl-trimethoxysilane (GOPMOS), and the best chosen for encapsulation. Optimisation in batch mode, using amperometric detection at fixed potential, showed the PNR-GOx modified carbon-film electrodes to be best for flow analysis for both glutaraldehyde and sol-gel enzyme immobilisation. Both types of enzyme electrode were tested under flow conditions and the reproducibility and stability of the biosensors were evaluated. The biosensors were used for fermentation monitoring of glucose in grape must and interference studies were also performed.