[發明專利]一種探測葡萄糖濃度的結構

無效

• 申請號: 200710178643.5
• 申請日: 2007-12-03
• 公開（公告）號: CN101169415A
• 公開（公告）日: 2008-04-30
• 發明（設計）人: 羅先剛;楊蘭英;鄧啟凌;杜春雷
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G01N33/66
• 分類號: G01N33/66
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司
• 代理人: 賈玉忠;盧紀

技術領域

本發明涉及一種葡萄糖探測技術，特別涉及一種用于探測葡萄糖濃度的結構。

背景技術

近幾年，葡萄糖是動、植物體內的主要組成部分，葡萄糖濃度連續測定在食品分析質量監控、生物化學和臨床化學中都占有很重要的地位，特別是針對全球目前人數已經超過2億的糖尿病患者，由于糖尿病的診斷、治療和管理階段都要求對血糖水平進行緊密、可靠地監測，因此需要性能可靠、靈敏度較高的傳感器件實現對病人血液中葡萄糖含量變化進行監測。

在過去幾十年內，已經發展了許多探測葡萄糖的方法，但往往很難兼顧血糖監測所要求的選擇性、靈敏度和穩定性。采用對葡萄糖高度特異的葡萄糖氧化酶、以過氧化氫產物為探測對象的電流型酶催化電化學葡萄糖探測方法是最普遍的一種方法，雖然能夠對生理濃度甚至痕量濃度葡萄糖進行檢測，具有很高的靈敏度，但維生素C酸、尿酸等其他電活性物質容易產生干擾、連續工作時間短(酶需要補充、酶的不穩定性)等因素限制這類技術在血糖監測方面的應用；熒光技術，能夠提供快速、無擾(noninvasive)的探測，同樣面臨著選擇性的問題。近紅外吸收光譜，不需要消耗品、直接檢測，是目前很有潛力的連續探測技術，卻存在水的強烈吸收導致靈敏度偏低、譜帶重迭導致難以解析的問題。

近年來分子振動拉曼光譜逐漸發展成為一種葡萄糖探測技術，作為分子指紋譜，它能對葡萄糖分子進行直接免標記痕量探測，所以能很好地兼顧血糖監測所要求的選擇性、靈敏度和穩定性，但是由于葡萄糖的拉曼散射截面很小，需要高的激光功率和長獲取時間，如A.Ergin等通過功率67.5mW、激發線830nm的固體激光器和60秒的獲取時間獲得了濃度為1g/l(約5nM)的葡萄糖水溶液的拉曼光譜，并結合化學計量學方法提高信噪比；James?L.Lambert等建立了眼房的物理模型并探討了共聚焦顯微拉曼技術對與血糖相關的眼房水葡萄糖濃度在體測定的可行性，表面增強拉曼散射是一種具有表面選擇性的光學增強效應，能對吸附到基底上的分子的信號增強10⁸-10¹⁴倍，其準確的增強機制尚在研究中；目前主要有化學增強和電磁增強兩種增強機制，前者以電荷轉移模型為代表、具有短程效應，后者以金屬的表面等離子共振模型為代表、具有長程效應；電磁增強機制表明當入射光頻率接近金屬納米結構中自由電子的共振頻率時，自由電子產生集體振蕩，在粗糙表面產生很大的電磁場，即局部表面等離子共振現象(LSPR)，使吸附在金屬表面的分子的拉曼散射信號被大大增強，基于其巨大的增強效應，相比普通拉曼光譜技術(NRS)，表面增強拉曼光譜技術能夠有效提高散射截面，降低激發功率和光譜獲取時間。先前Melissa等通過50mW的激發功率和30秒的獲取時間，成功地探測到非液相環境下，銀溶膠上痕量(5ul)葡萄糖分子的SERS譜，但是銀溶膠制備的低重復性和易氧化的特性限制了這種基底的商業化應用。Zai-ShengWu等通過探測金溶膠上酶反應產物的SERS光譜，獲得了0.5-32mM的動態響應范圍；VanDuyne等通過10mW的激發功率和20分鐘的獲取時間，成功地探測到液相環境下，固體表面上100mM葡萄糖分子的SERS譜，在600-1500cm-1內獲得了葡萄糖的7個特征峰；但是如何從結構上的改變進一步提高探測靈敏度以獲得更多的特征峰尚在研究之中。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：通過采用一種納米結構，進一步提高了葡萄糖濃度探測靈敏度和選擇性。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案：一種探測葡萄糖濃度的結構，主要包括下列步驟：

(1)首先選擇基片，將基片放入濃度為98％的濃硫酸H₂SO₄和濃度為30％的雙氧水H₂O₂的混合溶液中進行清洗；

(2)將基片取出，放入水H₂O，氨水NH₃·H₂O和濃度為30％雙氧水H₂O₂的混合溶液中超聲振蕩；

(3)將基片取出，用蒸餾水清洗，并且用氮氣吹干；

(4)在基片表面自組裝一層聚苯乙烯球；

(5)在真空狀態下，在聚苯乙烯球表面再蒸鍍一層銀膜結構；

(6)將步驟(5)所得的結構放入葵硫醇的乙醇1-DT，CH3(CH2)9SH溶液中浸泡；

(7)將浸泡好的結構取出，放入巰基正己醇MH，HS(CH2)6OH的乙醇溶液中進行自組裝，一種探測葡萄糖濃度的結構制作完成。