传感器对葡萄糖的响应机理图
糖尿病是工业化国家里不容忽视的死亡因素之一, 快速、准确、选择性地测定血液中的葡萄糖浓度在医学上具有极其重要的意义．1967年, Updike和Hick研制出第一支葡萄糖氧化酶电极, 从此, 能简便、快速、准确地测定葡萄糖浓度的葡萄糖氧化酶(GOD)传感器的研究一直都是人们关注的热点. 基于酶的生物传感器制备过程中, 酶的固定化是一个关键环节。在酶的固定材料中, 壳聚糖不易溶于水, 成膜性好, 且具有良好的生物相容性、稳定性, 对酶有较好的亲和力, 并能有效防止酶和电子媒介体的渗漏, 它在许多研究工作中被广泛用于修饰电极的制备.
纳米材料如金、银等纳米粒子具有高比表面积、强吸附力及良好的生物相容性等优异特性,可增加酶的吸附量和稳定性; 同时, 纳米金粒子能与GOD内部的氧化还原中心FAD中的亲水基团发生作用, 使GOD活性中心FAD暴露出来, 从而提高GOD的催化效率, 使电极的响应灵敏度得到提高. 普鲁士蓝(Prussian blue, PB), 因其对于过氧化氢有良好的催化还原作用, 被称为“人造过氧化氢酶”, 它具有良好的化学稳定性、电催化特性, 且制备简单、成本低廉, 在传感器领域具有广泛应用.
近年来, 葡萄糖传感器的研究领域取得了较突出的进展. 陈洪渊研究小组报道了一种通过在电极上沉积壳聚糖分散的MnO2纳米粒子制备的葡萄糖安培传感器, 它能够有效地减少抗坏血酸的干扰; 沈国励研究小组利用多壁碳纳米管和铁氰酸镍纳米颗粒电化学氧化还原活性的协同作用形成复合成分, 制备了葡萄糖传感器, 提高了传感器的电催化性能; 朱俊杰研究小组通过电沉积法将普鲁士蓝以及壳聚糖-纳米金-葡萄糖氧化酶复合层固定在电极上制备了葡萄糖传感器, 取得了良好的效果.
西南大学化学化工学院重庆市现代分析化学重点实验室袁若等人在金电极表面修饰带正电荷的L-半胱氨酸, 再利用静电吸附作用固定纳米普鲁士蓝(nano-PB), 然后利用壳聚糖-纳米金复合膜将葡萄糖氧化酶(GOD)固定于修饰电极表面, 制成新型的葡萄糖传感器. 通过交流阻抗技术, 循环伏安法和计时电流法考察了电极的电化学特性. 在优化的实验条件下, 该传感器在葡萄糖浓度为3.0×10－6～1.0×10－3mol/L范围内有线性响应, 检测下限为1.6×10－6 mol/L.此外该传感器具有响应快、稳定性好和选择性良好的特点, 能有效排除常见干扰物质如抗坏血酸、尿酸等对测定的影响.