[發明專利]具有苯硼酸膜的錐形光纖葡萄糖傳感器及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201810087860.1
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108195821A
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 李娜娜;孫曉嵐
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

本發明公開了一種具有苯硼酸膜的錐形光纖葡萄糖傳感器及其制備方法和應用，利用熔錐型光纖作為光纖探針，并在熔錐區外面聚合能夠與葡萄糖發生作用的苯硼酸膜，從而實現對葡萄糖濃度的靈敏傳感。它由寬帶光源、環形器、表面聚合苯硼酸膜光纖探針和光譜分析儀構成。本發明方法是：首先拉制單錐光纖，接著在光纖錐區表面聚合苯硼酸膜，最后制成傳感系統。本發明具有苯硼酸膜錐形光纖葡萄糖傳感器，具有靈敏精確、測量范圍廣、適應性強、可重復使用、制作方便、成本低的特點，為血糖濃度測量提供了一種簡單，實用性強的探頭裝置。本發明苯硼酸?葡萄糖傳感器，能夠與葡萄糖進行可逆地絡合作用，使傳感器實現可逆多次使用，具有顯著的實際應用價值。

技術領域

本發明涉及一種葡萄糖傳感器及其制備方法和應用，特別是涉及一種光纖葡萄糖傳感器及其制備方法和應用，應用于通信技術和納米材料制備的技術領域。

背景技術

光纖葡萄糖傳感器主要是通過對光纖進行一定的結構處理并修飾上一定能夠與葡萄糖作用的物質，然后在含有葡萄糖的溶液中利用該物質與葡萄糖的反應特性，引起光纖中傳輸光信號的特性發生改變，通過對變化的光信號的采集與分析，從而實現對葡萄糖濃度的檢測效果。在整個過程中，與葡萄糖作用的物質以及對光信號的影響是較為關鍵的。

目前，基于光纖結構的葡萄糖傳感器，一部分主要是基于葡萄糖氧化酶或者葡萄糖脫氫酶與葡萄糖發生反應，從而影響透射光強或者光波長的變化，實現對葡萄糖濃度的監測效果；另一部分是在對光纖結構進行修飾時引進熒光劑，通過熒光強度的變化解調出葡萄糖的濃度值。然而這些方法均存在其固有的問題：酶的價格昂貴且穩定性不好，熒光劑易受干擾且熒光壽命有限制。

發明內容

為了解決現有技術問題，本發明的目的在于克服已有技術存在的不足，提供一種具有苯硼酸膜的錐形光纖葡萄糖傳感器及其制備方法和應用，引入了苯硼酸高分子膜，大大提高了血糖濃度檢測方法的功能和功效。同時，根據已有的光纖制備技術，結合納米制作技術和工藝方法，本發明在光纖的制作技術和工藝流程方面，提出一套實用可行的基于苯硼酸膜的錐形光纖葡萄糖傳感器的制造方法。

為了達到上述發明目的，本發明采用如下構思：

本發明提出一種基于苯硼酸膜的錐形光纖葡萄糖傳感器，它是基于錐形光纖傳輸理論和納米材料技術，采用錐形光纖作為探針，并在其表面聚合苯硼酸膜實現的。傳感器的制作想法是在錐形區域表面通過高分子聚合的方法鍍上苯硼酸膜，通過光纖將光源發出的光傳輸到探針的尖端去，傳感頭部分的苯硼酸膜能與葡萄糖可逆地結合與釋放，膜厚度發生變化，從而改變從探針尖端反射回的光照強度。通過對返回的光照強度信息的采集并進行分析從而解調出溶液中葡萄糖的濃度。

根據上述發明構思，本發明采用如下技術方案：

一種具有苯硼酸膜的錐形光纖葡萄糖傳感器，由寬帶光源、環形器、光纖探針與光譜分析儀構成，環形器為三端口環形器，寬帶光源、光纖探針和光譜分析儀按先后順序依次連接至環形器的三個端口，各模塊之間由用于通光的單模光纖相連接，光纖探針的尖端錐區表面結合聚合苯硼酸膜，形成膜包裹的傳感頭部分；當光纖探針被放置于需要測量的葡萄糖溶液中，苯硼酸膜能與葡萄糖發生可逆絡合反應，實現苯硼酸膜與需要測量溶液中的葡萄糖進行可逆地結合與釋放，使光纖探針的尖端錐區表面的苯硼酸膜厚度發生變化，從而改變從光纖探針的尖端反射傳輸的反射光強度；當寬帶光源發出的光通過環形器傳輸到光纖探針的尖端，從光纖探針的尖端反射回的光被光譜分析儀采集并進行分析處理，從而解析出溶液中葡萄糖的濃度。

作為本發明優選的技術方案，光纖探針采用單模光纖制成，由傳感光纖和尖端錐形區形成一體的光纖基體結構，在尖端錐形區的表面牢固結合苯硼酸膜，苯硼酸膜通過化學方法包裹在尖端錐形區的表面。

上述苯硼酸膜優選采用以苯硼酸為主要單體并且結合其他單體材料的聚合高分子薄膜。

上述苯硼酸膜進一步優選采用4-乙烯基苯硼酸復合膜。