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、人尿
检测原理
该传感器基于GOx的直接电子转移（DET）机制。葡萄糖进入nanoPANi孔道后被GOx催化氧化为葡萄糖内酯，同时GOx的FAD辅基被还原为FADH2；随后FADH2在纳米管内壁与导电聚苯胺及Pt电极之间发生直接电子转移，将电子传递给电极。在-0.3 V vs SCE的恒电位下，电极产生与葡萄糖浓度成正比的阳极电流。nanoPANi有序纳米管阵列提供高导电微环境、增大有效电极面积、降低双电层电容并改善信噪比，同时允许底物快速扩散。低检测电位避免了抗坏血酸、尿酸和4-乙酰氨基酚的氧化干扰。低浓度下电流随葡萄糖浓度线性增加，高浓度下因酶动力学饱和而趋于平台。
检测灵敏度
LOD: 0.3 ± 0.1 µM；线性范围: 0.01-5.5 mM；灵敏度: 97.18 ± 4.62 µA mM-1 cm-2；斜率: 7.58 ± 0.36 µA mM-1；R^2 = 0.996；K_M^app: 2.37 ± 0.5 mM；响应时间: ∼3 s
效应效果
该传感器在-0.3 V vs SCE下对葡萄糖具有良好选择性，0.2 mM抗坏血酸、尿酸和4-乙酰氨基酚均无明显干扰。五个独立制备电极的校准斜率RSD约2.8%，2 mM葡萄糖五次测定RSD约3.3%。4 ℃储存2周后仍保留约91%响应；连续使用1周保留约88%；在2 mM葡萄糖中于-0.3 V持续极化6 h后保留约90%。人尿样品检测结果与医院参考值相对偏差为-2.2%、2.1%、3.9%、-2.6%和3.2%。与表1中其他GOx葡萄糖传感器相比，其灵敏度和检出限更优，作者认为可用于临床样品葡萄糖检测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：AAO膜/Pt工作电极，AAO膜提供有序孔道模板，Pt膜（约10 nm）提供导电基底并作为工作电极
- 模板层：AAO膜，孔径200–250 nm、平均孔间距约100 nm，用于限域合成有序聚苯胺纳米管
- 纳米材料修饰层：高有序聚苯胺纳米管（nanoPANi），在AAO孔内电聚合苯胺形成，提供导电微环境、增大有效面积并促进电子转移
- 识别元件：葡萄糖氧化酶（GOx），通过还原nanoPANi后在+750 mV氧化过程中静电捕获于纳米管内壁，催化葡萄糖氧化
- 信号标记物：无外加标记物，GOx的FAD/FADH2辅基作为内源氧化还原中心，实现直接电子转移
- 反应介质：PBS（0.1 M，pH 5.5），提供离子强度、酶活性环境和安培检测支持电解质
- 信号读出：CHI 660B电化学工作站，三电极体系，在-0.3 V vs SCE下以安培法读取电流
中文摘要
本文报道了一种基于葡萄糖氧化酶（GOx）直接电子转移的安培型葡萄糖生物传感器。作者以阳极氧化铝（AAO）膜为模板，在AAO孔内电聚合苯胺，制备高有序聚苯胺纳米管（nanoPANi），并通过电化学方法将GOx捕获于纳米管内壁。循环伏安结果表明，固定化GOx发生直接电子转移，呈现一对定义良好且近对称的氧化还原峰，形式电位为-405±5 mV，表观电子转移速率常数为5.8±1.6 s^-1。该传感器对葡萄糖氧化具有良好的电催化活性，响应时间约3 s，检出限为0.3±0.1 µM，线性范围为0.01–5.5 mM，灵敏度为97.18±4.62 µA mM^-1 cm^-2，表观米氏常数为2.37±0.5 mM，并表现出良好的稳定性和重复性。由于采用-0.3 V vs SCE的低检测电位，抗坏血酸、尿酸和4-乙酰氨基酚等常见干扰物不产生干扰。该传感器还可用于真实临床样品中葡萄糖浓度的定量检测。
英文摘要
An amperometric glucose biosensor based on the direct electron transfer of glucose oxidase (GOx) was developed by electrochemically entrapping GOx onto the inner wall of highly ordered polyaniline nanotubes (nanoPANi), which was synthesized using anodic aluminum oxide (AAO) membrane as a template. The cyclic voltammetric results indicated that GOx immobilized on the nanoPANi underwent direct electron transfer reaction, and the cyclic voltammogram displayed a pair of well-defined and nearly symmetric redox peaks with a formal potential of -405 +/- 5 mV and an apparent electron transfer rate constant of 5.8 +/- 1.6 s(-1). The biosensor had good electrocatalytic activity toward oxidation of glucose and exhibited a rapid response (approximately 3 s), a low detection limit (0.3 +/- 0.1 microM), a useful linear range (0.01-5.5 mM), high sensitivity (97.18 +/- 4.62 microA mM(-1) cm(-2)), higher biological affinity (the apparent Michaelis-Mentan constant was estimated to be 2.37 +/- 0.5 mM) as well as good stability and repeatability. In addition, the common interfering species, such as ascorbic acid, uric acid, and 4-acetamidophenol, did not cause any interference due to the use of a low detection potential (-0.3 V vs SCE). The biosensor can also be used for quantification of the concentration of glucose in real clinical samples.