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：40 mM 磷酸盐缓冲液（PB, pH 7.4）
检测原理
葡萄糖氧化酶（GOD）选择性催化葡萄糖与氧气反应，生成葡萄糖酸和过氧化氢（H2O2）。H2O2 从酶层扩散至 DLC 工作电极表面，在固定电位 +1.0 V 下发生电化学氧化：H2O2 → O2 + 2H+ + 2e−。电子经 DLC 薄膜传递至外电路，形成安培电流。电流大小与 H2O2 浓度相关，进而与葡萄糖浓度相关。DLC 的 sp3/sp2 比例和 Ni 掺杂影响表面电子转移和 H2O2 电催化活性，从而改变灵敏度。该体系无额外信号放大，主要依赖酶催化产生 H2O2 和 DLC 对 H2O2 的电催化氧化。
检测灵敏度
葡萄糖：LOD: 20 µM (SiCAr1)、30 µM (SiCNi5%)；线性范围: 至 1 mM (SiCAr1)、至 1.5 mM (SiCNi5%)；灵敏度: 0.6875 µA/mM (SiCAr1, R=0.9984)、0.3654 µA/mM (SiCNi5%, R=0.9982)；表观Km: 3.38 mM (SiCAr1)、3.09 mM (SiCNi5%)。H2O2电极灵敏度: SiCAr1 4.4463 µA/mM、SiCNi5% 4.6401 µA/mM。
效应效果
该工作未报告抗干扰、RSD、实际样品回收率或与 ELISA/HPLC 等方法的对比。选择性主要来自 GOD 对葡萄糖的专一催化。葡萄糖生物传感器灵敏度分别为 0.6875 和 0.3654 µA/mM，线性范围分别至 1 mM 和 1.5 mM，LOD 为 20 和 30 µM。工作稳定性测试 10 h，SiCAr1 对 0.5 mM 葡萄糖响应稳定，SiCNi5% 缓慢上升；储存 10 d 后分别保留约 48% 和 79% 初始响应，前 3 d 基本不变。作者认为 DLC 薄膜可作为电化学生物传感器换能器，SiCAr1 灵敏度较高，但稳定性需通过改进酶固定方式提升。
传感器的构成
- 基底：p-硅（p-Si）衬底，承载 DLC 薄膜并提供导电支撑
- 换能/修饰层：类金刚石碳（DLC）薄膜（SiCAr1 或 SiCNi5%），不同 sp3/sp2 比例或 Ni 掺杂，作为工作电极并催化 H2O2 氧化
- 识别元件：葡萄糖氧化酶（GOD），催化葡萄糖氧化生成 H2O2
- 交联/封闭层：戊二醛（GA）交联 GOD 与牛血清白蛋白（BSA），形成稳定生物层；甘油（glycerol）作增塑剂
- 信号产物：过氧化氢（H2O2），酶反应产物，在 +1.0 V 下电化学氧化产生安培电流
- 测量电极：铂片（Pt）对电极、饱和甘汞电极（SCE）参比电极，用于三电极安培测量
中文摘要
类金刚石碳（DLC）薄膜在电化学研究中备受关注。作者通过循环伏安法和安培法对不同 sp3/sp2 碳杂化比例或掺入不同比例镍的 DLC 电极进行了电化学表征，考察其对过氧化氢（H2O2）的响应。选择 SiCAr1 和 SiCNi5% 作为安培葡萄糖生物传感器的敏感换能器，采用戊二醛交联法固定葡萄糖氧化酶（GOD）。在 pH 7.4 的 40 mM 磷酸盐缓冲液中，于 +1.0 V 固定电位下测量。SiCAr1 对葡萄糖的灵敏度为 0.6875 µA/mM，高于 SiCNi5% 的 0.3654 µA/mM；检出限分别为 20 µM 和 30 µM。表观 Michaelis-Menten 常数约为 3 mM。两种生物传感器在 0.5 mM 葡萄糖下工作 10 天后，分别保留约 48% 和 79% 的初始响应。该研究比较了不同 DLC 电极对 H2O2 的电催化活性，并评估其用于葡萄糖检测的可行性。
英文摘要
Diamond-like carbon (DLC) films are gaining big interest in electrochemistry research area. DLC electrodes made with different ratio of sp(3)/sp(2) carbon hybridization or doped with different percentages of nickel were characterized electrochemically by cyclic voltammetry and by amperometric measurements towards hydrogen peroxide. SiCAr1 and SiCNi5% were chosen as sensitive transducers for the elaboration of amperometric glucose biosensors. Immobilization of glucose oxidase was carried out by cross-linking with glutaraldehyde. Measurements were made at a fixed potential+1.0V in 40mM phosphate buffer pH 7.4. SiCAr1 seems to be more sensitive for glucose, 0.6875muA/mM, than SiCNi5%, 0.3654muA/mM. Detections limits were 20muM and 30muM, respectively. Apparent Michaelis-Menten constants were found around 3mM. Forty-eight percent and 79% of the original response for 0.5mM glucose remained after 10 days for both biosensors, respectively.