基于石墨烯/金纳米粒子/碳化钛复合材料构建双室酶生物燃料电池自供能葡萄糖生物传感器

摘要

基于酶生物燃料电池（EBFCs）构建的自供能电化学传感装置具有结构简单、易于小型化及无需外部电源等优势，在生物传感、环境监测和临床诊断等领域具有潜在的应用前景.本文利用石墨烯/金纳米粒子/碳化钛（rGO/AuNPs/Ti₃C₂）纳米复合材料修饰玻碳电极（r GO/AuNPs/Ti₃C₂/GCE）作为EBFCs阴极，在其表面进一步固定葡萄糖氧化酶（GOx），制得EBFCs生物阳极，进而通过组装EBFCs生物阳极和阴极构建了双室酶生物燃料电池自供能葡萄糖生物传感器（EBFCs-SPGB）.当阳极室存在目标物葡萄糖时，生物阳极表面固定的GOx发生酶促反应，催化葡萄糖产生电子并经外电路到达阴极，导致阴极表面Fe（CN）₆^3-发生还原反应，从而产生电化学响应信号.rGO/AuNPs/Ti₃C₂纳米复合材料具有优异的导电性、生物相容性和大的比表面积，其协同效应可显著提高GOx负载量和有效促进电子在电极表面的传递.构建的EBFCs-SPGB最大功率输出信号与葡萄糖浓度在0.3～10 mmol/L范围内呈良好的线性关系，检出限为0.1 mmol/L（S/N=3），可用于人体血清样本中葡萄糖浓度的检测分析.

关键词

葡萄糖 / 纳米复合材料 / 酶生物燃料电池 / 自供能电化学传感器