[發(fā)明專利]葡萄糖檢測用二維光子晶體

在審

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• 申請日: 2016-06-15
• 公開（公告）號: CN107515196A
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟子輝;和旭;劉佳鑫;賈雅嵐
• 申請（專利權(quán)）人: 北京中恒天威防務(wù)科技有限公司
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用二維光子晶體檢測葡萄糖的方法，屬于應(yīng)用化學(xué)及臨床分析化學(xué)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

光子晶體(Photonic Crystal)是由不同折射率的介質(zhì)周期性排列而成的人工微結(jié)構(gòu)，其周期性排列的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元是以光波長量級為尺度的，并根據(jù)其重復(fù)結(jié)構(gòu)循環(huán)維數(shù)，可分為一維、二維和三維光子晶體^[1]。在光子晶體中，不同的折光指數(shù)的結(jié)構(gòu)單元經(jīng)過周期性排列也可以控制一定頻率下的光的傳播。光子帶隙(光子禁帶)則是指一個(gè)頻率范圍。頻率在此范圍的電磁波并不能在光子晶體內(nèi)傳播，而頻率在此范圍之外的電磁波則可以在光子晶體里幾乎無損的進(jìn)行傳播。帶隙的寬度和位置同光子晶體的折光指數(shù)、周期排列的結(jié)構(gòu)尺寸、排列規(guī)則均有關(guān)系。簡單地說，光子晶體具有波長選擇的功能，可以有選擇地使某個(gè)波段的光通過而阻止其它波長的光通過其中^[2]。近年來，光子晶體作為一種特殊的光學(xué)材料，不僅在物理、電子和光學(xué)等領(lǐng)域得到了廣泛的關(guān)注^[3]，并且越來越多的應(yīng)用于化學(xué)及生物等方面^[4]。智能水凝膠是一種能把外界環(huán)境刺激作為信號(如溫度、濕度、pH^[5]、葡萄糖濃度等)，從而引起自身三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)發(fā)生改變的聚合物。其中，葡萄糖敏感型水凝膠即可以以葡萄糖作為刺激條件，通過改變葡萄糖的濃度，使凝膠自身發(fā)生收縮或膨脹的相轉(zhuǎn)變的一種凝膠。

本發(fā)明將光子晶體與智能水凝膠結(jié)合起來，產(chǎn)生的對葡萄糖響應(yīng) 的光子晶體智能水凝膠，不僅可以靈敏的對葡萄糖濃度進(jìn)行檢測，而且由于光子晶體的特殊光學(xué)性質(zhì)，還為“裸眼檢測”及臨床檢測的微型化和非侵入行提供了可能性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種可以快速便捷檢測體液中葡萄糖含量的方法，來代替高成本、侵入式的復(fù)雜的傳統(tǒng)檢測手段。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明的葡萄糖檢測用二維光子晶體，合成該晶體的具體步驟如下：

1)將蓋玻片浸泡在體積比為7∶3的濃H₂SO₄/H₂O₂混合溶液中12小時(shí)以上，再用去離子水沖洗3次以上，吹干備用。

2)將580nm-620nm的PS膠體小球，用去離子水稀釋至質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15-25％，再加入上述溶液體積1/3的正丙醇溶液，超聲分散10min以上；通過尖端導(dǎo)流法使PS懸浮液在水面上排布二維光子晶體，再用親水化處理的玻片將光子晶體撈出，晾干備用。

3)在10mL離心管中加入丙烯酰胺(AM)0.36g(5.04mmol)，丙烯酸(AA)8.5μL(0.56mmol)，N，N-二甲基雙丙烯酰胺(BIS)10mg(0.065mmol)，28μL濃度為10％的2，2-二乙氧基苯乙酮(DEAP)的二甲基亞砜(DMSO)溶液(含DEAP 13.6μmol)和2mL水，超聲10分鐘使其全部溶解。再通入N₂10分鐘去除O₂，密封。

4)將凝膠預(yù)聚液滴加到第二步得到的光子晶體膜片上，再在其上蓋上同樣大小的潔凈玻片，通過毛細(xì)作用使凝膠預(yù)聚液在兩層玻片中間均勻排布。再將其置于2-5℃溫度下恒溫紫外聚合60-120分鐘。

5)將上述聚合后得到的包埋了二維光子晶體的凝膠從玻璃片上揭下來，切成邊長0.5-1.0cm的正方形小塊，在去離子水中浸泡洗滌12小時(shí)以上。

6)配制濃度為25mM的EDC·HCl(1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基 碳二亞胺鹽酸鹽)和25mM 3-PBA(3-氨基苯硼酸)的水溶液，超聲20分鐘以上使其全部溶解。后將上述凝膠放入其中，0℃條件下反應(yīng)3小時(shí)以上，得到3-PBA功能化的二維光子晶體凝膠膜。

7)將上述凝膠置于去離子水中，搖床水洗12小時(shí)以上。

本發(fā)明合成的葡萄糖檢測用二維光子晶體在檢測葡萄糖溶液濃度的應(yīng)用如下：

1)配制濃度梯度葡萄糖緩沖溶液，將本發(fā)明合成的二維光子晶體凝膠膜分別置于濃度梯度葡萄糖緩沖溶液中，靜置10分鐘以上，通過激光筆測定膜的德拜環(huán)大小，再通過公式計(jì)算出其粒子間距，得到粒子間距-葡萄糖濃度的標(biāo)準(zhǔn)變化曲線。

有益效果