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），样品基质为0.1 M pH 7.0磷酸盐缓冲液（PBS）
检测原理
葡萄糖氧化酶（GOD）识别并催化葡萄糖氧化为葡萄糖内酯，其辅基FAD被还原生成GOD(red)。固定化在MWNTs-Fc/CS膜中的二茂苯（Fc）作为电子介体，将GOD(red)氧化再生为GOD(ox)，自身被还原为Fc(red)；Fc(red)随后在玻璃碳电极表面被电化学氧化回Fc(ox)，产生安培催化阳极电流。MWNTs提供导电通路，壳聚糖膜固定介体并维持酶活性，避免介体泄漏。葡萄糖浓度增加时，酶促反应速率提高，稳态电流线性增大；高浓度出现平台，符合Michaelis-Menten动力学。该过程无需外加可溶性介体，信号由固定介体循环再生。
检测灵敏度
LOD: 3.0 × 10^-6 mol/L（S/N = 3）；线性范围: 1.2 × 10^-5–3.8 × 10^-3 mol/L；灵敏度: 25 μA cm^-2 mM^-1
效应效果
传感器响应快，95%稳态电流时间小于5 s。对0.1 mM葡萄糖的批内RSD为2.1%（n=5），五个不同电极间RSD为4.3%；4 ℃ PBS中储存4周以上仍保持91%初始响应。未除氧条件下葡萄糖响应仅损失6%，优于文献中第三代电极约50%的损失。0.1 mM半胱氨酸和0.1 mM尿酸对1.0 mM葡萄糖无明显干扰，0.1 mM抗坏血酸有明显干扰，可外覆Nafion膜消除。表观Michaelis-Menten常数Kapp_m为3.12 mM，低于游离GOD的27 mM及溶胶-凝胶、金纳米粒子电极，显示较高酶亲和力和活性。作者认为该无试剂传感器具有宽线性范围、良好重现性和稳定性，适用于生物传感与生物电子器件。
传感器的构成
- 基底电极：玻璃碳电极（GCE），作为工作电极与电子换能器
- 纳米导电修饰层：多壁碳纳米管（MWNTs），提供高导电通路并增大界面面积
- 介体共价修饰层：二茂苯甲醛（FcCHO）经乙二胺（EDA）和氰基硼氢化钠（NaCNBH3）共价接枝到MWNTs，形成MWNTs-Fc，作为固定化电子介体
- 复合膜基质：壳聚糖（CS），与MWNTs-Fc混合成膜，提供生物相容微环境并防止介体泄漏
- 识别元件：葡萄糖氧化酶（GOD），催化葡萄糖氧化并产生GOD(red)
- 信号标记物/电子介体：二茂苯（Fc），在GOD(red)与电极间穿梭电子，产生安培电流
- 检测介质：0.1 M pH 7.0磷酸盐缓冲液（PBS），提供酶反应缓冲环境
中文摘要
本研究通过乙二胺（EDA）交联和氰基硼氢化钠（NaCNBH3）还原，将二茂苯甲醛（FcCHO）共价接枝到多壁碳纳米管（MWNTs）表面，制备出水分散性良好的二茂苯修饰多壁碳纳米管纳米复合材料（MWNTs-Fc）。该复合材料可方便地涂覆于电极表面，并在壳聚糖（CS）辅助下固定葡萄糖氧化酶（GOD），形成用于葡萄糖测定的无试剂安培生物传感器。傅里叶变换红外光谱（FTIR）和循环伏安法（CV）表征表明，MWNTs-Fc/CS膜中二茂苯作为电子转移介体、MWNTs作为导电通道，显著增强了葡萄糖氧化的酶促电化学响应。该传感器对葡萄糖响应迅速，检出限为3.0×10^-6 mol/L，线性范围可延伸至3.8×10^-3 mol/L。
英文摘要
A kind of nanocomposite with good dispersion in water was prepared through covalent adsorption of ferrocenecarboxaldehyde on multiwalled carbon nanotubes (MWNTs) for electrical communication between glucose oxidase (GOD) and electrode. The ferrocene-modified multiwalled carbon nanotube nanocomposites (MWNTs-Fc) could be conveniently cast on electrode surfaces. With the aid of chitosan, GOD was then immobilized on the nanostructure film to form a reagentless amperometric sensor for glucose determination. FTIR spectra and cyclic voltammetry were used to characterize the nanocomposites. The presence of both ferrocene as mediator of electron transfer and MWNTs as conductor enhanced greatly the enzymatic response to the oxidation of glucose. The novel biosensor exhibited a fast response toward glucose with a detection limit of 3.0 x 10(-6) mol/L and the linear range extended up to 3.8 x 10(-3) mol/L.