组成图示
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传感器类型
电化学发光(ECL)生物传感器
检测对象
葡萄糖（glucose）；样品基质：血清、水溶液
检测原理
葡萄糖氧化酶（GOD）催化葡萄糖与溶解氧反应，生成葡萄糖内酯和过氧化氢（H2O2），H2O2 生成量与葡萄糖浓度成正比。在 pH 7.4 硼酸盐缓冲液中，鲁米诺在电极表面被氧化为鲁米诺氧化产物（LumOX），LumOX 与 H2O2 反应产生电化学发光（ECL）。polyNiTSPc 中的 Ni(II)/Ni(III) 氧化还原循环催化鲁米诺和 H2O2 的氧化，MWNTs 加速电子转移并增大电极表面积，使 ECL 信号显著增强。工作电极在 0.50 V 电位下，ECL 强度随葡萄糖浓度升高而增大，在 1.0×10^-6–1.0×10^-4 mol/L 范围内 log ΔIECL 与 log Cglucose 呈线性关系。Nafion 固定 GOD 并阻挡阴离子干扰。
检测灵敏度
LOD: 8.0 × 10−8 mol L−1 (S/N=3)；线性范围: 1.0 × 10−6–1.0 × 10−4 mol L−1；log ΔIECL = 1.10 log(Cglucose mol L−1)+8.26；R = 0.9942
效应效果
该传感器抗干扰能力较好：5倍蔗糖、果糖，7倍乳糖、麦芽糖，8倍苯甲酸，15倍尿酸，17倍抗坏血酸，5倍 Cu2+、Fe3+、Mn2+、Ni2+ 及 0.05 倍 Co2+ 对 6.0×10^-5 mol/L 葡萄糖测定相对误差小于 5%。重现性良好，5.0×10^-6 mol/L 葡萄糖 RSD 为 1.2%，10 次测定 RSD 为 5.0%。长期稳定性可接受，每天检测 10 次，两周后响应下降 7.8%，两个月后下降 10%。血清样品加标回收率为 96%–105%，RSD 为 1.05%–1.71%，与 Sysmex CHEMIX-180 结果一致。作者认为该传感器检出限低、线性范围宽、响应快（10 s 内达最大），可用于临床葡萄糖检测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻碳电极（GCE），作为工作电极，提供电子转移和电化学发光反应界面
- 纳米材料修饰层：多壁碳纳米管（MWNTs），滴涂于 GCE 表面，增大表面积并加速电子转移，增强鲁米诺 ECL
- 导电聚合物催化层：聚(镍(II)四磺酞菁)（polyNiTSPc），在 MWNT/GCE 上电聚合形成，Ni(II)/Ni(III) 氧化还原循环催化鲁米诺和 H2O2 氧化
- 固定/封闭层：Nafion，与 GOD 混合滴涂，固定 GOD、保持酶活性，并阻挡鲁米诺氧化产物阴离子及抗坏血酸、尿酸等阴离子干扰
- 识别元件：葡萄糖氧化酶（GOD），催化葡萄糖与溶解氧反应生成葡萄糖内酯和 H2O2，实现葡萄糖识别
- 信号标记物：鲁米诺（luminol），在电极表面被氧化后与 H2O2 反应产生 ECL 光信号
- 反应物：过氧化氢（H2O2），由 GOD 催化葡萄糖氧化产生，与鲁米诺氧化产物反应生成 ECL
中文摘要
本文通过电聚合方法在多壁碳纳米管（MWNTs）修饰的玻碳电极（GCE）上制备聚(镍(II)四磺酞菁)/多壁碳纳米管复合修饰电极（polyNiTSPc/MWNTs）。该修饰电极能够显著提高含过氧化氢体系中鲁米诺的电化学发光（ECL）发射强度。随后利用 Nafion 将葡萄糖氧化酶（GOD）固定于 polyNiTSPc/MWNTs 修饰玻碳电极表面，构建了一种用于葡萄糖检测的 ECL 生物传感器。在优化条件下，传感器对葡萄糖的线性响应范围为 1.0×10^-6 至 1.0×10^-4 mol/L，检出限为 8.0×10^-8 mol/L（以信噪比 3 定义）。该 ECL 传感器表现出良好的重现性和长期稳定性。所建立的方法已应用于实际血清样品中葡萄糖浓度的测定，结果令人满意。
英文摘要
A poly(nickel(II) tetrasulfophthalocyanine)/multi-walled carbon nanotubes composite modified electrode (polyNiTSPc/MWNTs) was fabricated by electropolymerization of NiTSPc on MWNTs-modified glassy carbon electrode (GCE). The modified electrode was found to be able to greatly improve the emission of luminol electrochemiluminescence (ECL) in a solution containing hydrogen peroxide. Glucose oxidase (GOD) was immobilized on the surface of polyNiTSPc/MWNTs modified GC electrode by Nafion to establish an ECL glucose sensor. Under the optimum conditions, the linear response range of glucose was 1.0x10(-6) to 1.0x10(-4) mol L(-1) with a detection limit of 8.0x10(-8) mol L(-1) (defined as the concentration that could be detected at the signal-to-noise ratio of 3). The ECL sensor showed an outstanding well reproducibility and long-term stability. The established method has been applied to determine the glucose concentrations in real serum samples with satisfactory results.