Selbstversorgende Sensorsysteme, die auf enzymatischen Biobrennstoffzellen (EBFC) basieren, zeichnen sich durch eine einfache Struktur, eine einfache Miniaturisierung und keine Notwendigkeit einer externen Stromversorgung aus und bieten Potenzial für Anwendungen in der klinischen Diagnostik, Umweltüberwachung und Biosensorik. Durch Verwendung eines Verbundmaterials aus reduziertem Graphenoxid/Goldnanopartikeln/mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren (rGO/AuNPs/MWCNTs) als Elektrodenbasis und durch die Fixierung von Glukoseoxidase (GOx) sowie die elektrochemische Abscheidung von Mangandioxid (MnO₂) auf der modifizierten rGO/AuNPs/MWCNTs-Elektrodenoberfläche wurden EBFC-Bioanoden und -Biokathoden hergestellt und ein einkammeriger enzymatischer Biobrennstoffzell-Selbstversorgungsglukosebiosensor (EBFC-SPGB) aufgebaut. In Anwesenheit von Zielglukose findet an der auf der Bioanode fixierten GOx eine enzymatische Reaktion statt, die Glukose katalytisch zu Elektronen umwandelt, welche über einen externen Stromkreis zum Kathoden gelangen und dort zu einer Reduktionsreaktion von MnO₂ auf der Kathodenoberfläche führen, wodurch ein elektrochemisches Antwortsignal erzeugt wird. Das rGO/AuNPs/MWCNTs-Nanokomposit besitzt exzellente Leitfähigkeit, Biokompatibilität und große spezifische Oberfläche; seine synergistische Wirkung erhöht signifikant die GOx-Beladung und fördert effektiv den Elektronentransfer an der Elektrodenoberfläche. Das aufgebaute EBFC-SPGB zeigt eine gute lineare Beziehung zwischen der maximalen Ausgangsleistung und der Glukosekonzentration im Bereich von 1 bis 30 mmol/L, mit einer Nachweisgrenze (S/N=3) von 0,3 mmol/L und wurde erfolgreich zur Bestimmung der Glukosekonzentration in menschlichen Serumproben eingesetzt.

Glukose;Nanokomposit;enzymatische Biobrennstoffzelle;selbstversorgender Glukosebiosensor