SNB 青岛大学白露团队: 生物燃料电池双模式自供电视觉生物传感器研究

虽然许多疾病和食品都与两种底物有关，但自供电的双底物检测仍然是一个巨大的挑战。近日，青岛大学白露团队提出了一种基于双底物酶生物燃料电池(EBFC)的便携式自供电视觉生物传感器，用于葡萄糖和乙醇的检测。将电化学和视觉传感相结合，不仅可以实现双底物分析，还可以实现双模式检测。所采用的双底物EBFC由基于乙醇脱氢酶的生物阳极和葡萄糖氧化酶/普鲁士蓝(PB)偶联的生物催化剂组成。由于其合适的氧化还原电位和优异的电致变色性能，PB既是视觉分析的显示屏，又是发电的生物催化剂。所构建的自供电视觉生物传感器对葡萄糖和乙醇生物传感具有较宽的检测范围和较低的检测下限。值得注意的是，PB显示屏可以由生物传感器本身回收，使生物传感器可重复使用、集成化和微型化。对于实际样品分析，可以通过目测成功地检测出血清中的葡萄糖和葡萄酒中的乙醇。同时，自供电的视觉生物传感器可以区分不同的同时含有葡萄糖和乙醇的实际样品。这进一步拓宽了自供电生物传感器的应用范围，为多底物检测提供了新的思路。

TOC图

图1 (A) PW (a)和Pb (b)的UV/Vis吸收光谱。(B)PB/ITO电极连续10次扫描的循环伏安曲线，扫描速度：50 mV s-1。(C)GOD-CS/PB/ITO在含不同浓度葡萄糖的PBS (pH 6.0)中的吸光度随时间的变化。(D)在300 s的葡萄糖浓度与吸光度的关系图。(E)GOD-CS/PB/ITO在含不同浓度葡萄糖的PBS (pH 6.0)中300 s的颜色变化。(F)300 s时血糖浓度与B/(R+G+B)值的关系图(插入的图像为相应的PB照片)。

图2 (A) 在不同浓度乙醇溶液中自能生物传感器的EOCP；(B)乙醇浓度与EOCP的对数曲线图；(C)PB在300 s不同浓度乙醇溶液中的颜色变化；(D)乙醇浓度与B/(R+G+B)在300 s时的对数曲线(插图为相应的PB照片)。

本文基于双底物EBFC的自供电视觉生物传感器由乙醇脱氢酶-壳聚糖(ADH-CS)/麦尔多拉蓝(MDB)/碳纳米管-离子液体(CNTs-IL)/碳纸(CP)生物阳极和GOD-CS/PB/氧化铟锡(ITO)生物催化剂组成。铅是信号显示的主体，其状态可以反映底物的含量。通过UV/Vis吸收测试和视觉检测，该生物传感器对葡萄糖具有良好的检测效果，检测范围为0.05-40 mM，LOD为24 µM，细胞的EOCP和视觉分析对乙醇检测线性范围为0.05-200 mM，检出限为1 µM。因此，本文构建了一种基于双衬底EBFC的自供电双模视觉传感系统。由于生物电极可以调节PB的状态，构建的生物传感器可以自行恢复。由于具有自主性和可视化的特点，它有利于家庭健康监测。

论文题目：Dual-substrate, dual-mode and self-powered visual biosensor based on biofuel cell

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.snb.2023.134401

转自：“NANO学术”微信公众号

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