组成图示
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传感器类型
量子点生物传感器
检测对象
葡萄糖（glucose）；样品基质：真实血清（real serum）、PBS 缓冲液
检测原理
葡萄糖进入外层 PAH/GOD 识别催化层后，被 GOD 特异性催化氧化为葡萄糖内酯，同时 GOD 中的 FAD 被还原为 FADH2；FADH2 随即被溶液中的 O2 氧化再生 FAD，并生成 H2O2。H2O2 穿过 PAH/PSS 阻隔层扩散至下层 PAH/CdTe 量子点膜，化学蚀刻量子点表面并形成缺陷。这些缺陷捕获电子-空穴对，抑制辐射复合，使 630 nm 光致发光强度随时间下降。葡萄糖浓度越高，初始 H2O2 生成速率越大，量子点荧光猝灭速率越大。实验以加糖后前 5 min 的绝对猝灭速率 Qm=(F0-Fm)/5 作为信号，与葡萄糖浓度呈线性关系，并符合 Michaelis-Menten 酶动力学。通过改变 QD 和 GOD 层数，可调节膜通透性与催化量，从而调节灵敏度与线性范围。
检测灵敏度
LOD: 0.5 mM；线性范围: 0.5–16 mM
效应效果
该传感器对葡萄糖具有酶催化特异性：无 GOD 的 PAH/CdTe 膜在 2 mM 葡萄糖下绝对猝灭速率仅 0.5，葡萄糖内酯无显著猝灭，说明猝灭主要来自 GOD 催化产生的 H2O2；PAH/PSS 阻隔层可降低反应产物对下层 QD 膜的干扰。4℃ 保存 1 周内对 2 mM 葡萄糖响应稳定，3 周后响应下降约 31%，-20℃ 可稳定至少 1 个月。真实血清检测无需前处理，3 个样品平均血糖 3.2 mM，合并 RSD 为 10%，与医院仪器 Beckman Coulter Unicel DxC600 结果（3.1 mM）接近，满足糖尿病诊断范围（健康 4–8 mM，糖尿病 2–30 mM）。因荧光仅部分恢复（过夜约恢复 30%），传感器为一次性使用，但可低成本制备于任意基底，适合芯片化高通量筛查。
传感器的构成
- 基底：石英或玻璃透明基底（quartz/glass substrate），提供光学透明支撑并承载多层膜。
- 信号换能层：MPA 修饰 CdTe 量子点（MPA-CdTe QDs）与 PAH 交替沉积的 (PAH/CdTe)x 多层膜，提供 630 nm 光致发光并被 H2O2 猝灭。
- 阻隔层：PAH 与 PSS 交替沉积的 (PAH/PSS)3 三层双分子层，隔离 GOD-葡萄糖反应产物对下层 QD 膜的干扰。
- 识别催化层：PAH 与 GOD 交替沉积的 (PAH/GOD)y 外层，特异性催化葡萄糖氧化并产生 H2O2。
中文摘要
本文报道了一种基于 CdTe 半导体量子点（QDs）与葡萄糖氧化酶（GOD）多层纳米复合膜的血糖生物传感器。该传感器采用静电逐层自组装（LBL）技术，在透明石英或玻璃基底上构筑 (PAH/CdTe)x(PAH/PSS)3(PAH/GOD)y 多层膜，其中聚烯丙基胺盐酸盐（PAH）与 MPA 修饰 CdTe 量子点交替沉积形成光致发光信号层，PAH/聚苯乙烯磺酸钠（PSS）阻隔层用于减少干扰，PAH/GOD 外层作为识别催化层。当复合膜接触葡萄糖溶液时，GOD 催化葡萄糖氧化生成 H2O2，H2O2 在 QD 表面形成缺陷并导致 QD 光致发光快速猝灭；猝灭速率与葡萄糖浓度相关。通过调控 QD 和 GOD 层数，可调节葡萄糖测定的线性范围和灵敏度。该传感器无需样品前处理即可成功测定真实血清中的血糖浓度，并表现出良好的重现性和准确性。
英文摘要
A blood glucose sensor has been developed based on the multilayer films of CdTe semiconductor quantum dots (QDs) and glucose oxidase (GOD) by using the layer-by-layer assembly technique. When the composite films were contacted with glucose solution, the photoluminescence of QDs in the films was quickly quenched because the enzyme-catalyzed reaction product (H2O2) of GOD and glucose gave rise to the formation of surface defects on QDs. The quenching rate was a function of the concentration of glucose. The linear range and sensitivity for glucose determination could be adjusted by controlling the layers of QDs and GOD. The biosensor was used to successfully determine the concentration of blood glucose in real serum samples without sample pretreatment and exhibited satisfactory reproducibility and accuracy.