【摘要】 CTAB改性Dellite粘土作为新型酶固定化载体，实现葡萄糖生物传感器高灵敏度检测（检测限0.081μM）与革兰氏阳性菌抗菌活性双功能突破，推动电化学检测与生物材料技术发展

酶基生物传感器凭借操作简便、响应快速等优势，已成为电化学检测领域的研究热点。本研究首次将CTAB改性Dellite粘土作为酶固定化载体，成功构建高灵敏度葡萄糖生物传感器，并验证其体外抗菌活性，为生物基电化学检测提供创新解决方案。

 

一、材料创新与表征

通过十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）​​ 对天然粘土矿物Dellite进行改性，制备新型载体材料CTAB-Del。FTIR光谱证实CTAB成功插入粘土层间，XRD显示层间距扩大至3.52 nm，TGA分析表明热稳定性提升至280℃。这种改性显著增强载体对吡喃糖氧化酶（PyOx）的负载能力。

图 1. Del/PyOx 生物传感器的示意图[1]。

二、生物传感器构建与性能

采用戊二醛交联法将PyOx固定在CTAB-Del修饰的玻碳电极表面，形成CTAB-Del/PyOx生物传感器。在-0.7V恒电位下进行葡萄糖电化学检测，结果显示：

  • 线性检测范围：0.01~0.50 mM（y=4.42x+0.004, R²=0.998）
  • 检测限低至0.081 μM（S/N=3）
  • 实际样品测试中，果汁、运动饮料的回收率达98.2%-102.3%

 

三、抗菌活性新发现

通过纸片扩散法评估材料对9种病原微生物的抑制效果，包括革兰氏阳性菌（金黄色葡萄球菌等）、革兰氏阴性菌（大肠杆菌等）及白色念珠菌。CTAB-Del对革兰氏阳性菌表现出显著抑菌圈（直径12-14mm），证实其作为抗菌生物材料的应用潜力。

 

四、技术优势与应用前景

相比传统MMT粘土，CTAB-Del兼具三重优势：

1.固定化效率提升​：阳离子交换容量提高3倍

2.检测灵敏度优化​：响应速度加快40%

3.抗菌功能集成​：预防生物膜形成

该材料在即时检测（POCT）、食品质量监控及抗感染医疗器械领域具有广阔前景。

 

参考文献：[1]Maiga M, Yalcinkaya E E, Sonmez B, et al. CTAB modified dellite: A novel support for enzyme immobilization in bio-based electrochemical detection and its in vitro antimicrobial activity[J]. Sensors and Actuators B: Chemical, 2016, 235: 46-55.