基於智慧型水凝膠的多參數光纖生物感測器

《基於智慧型水凝膠的多參數光纖生物感測器》是依託武漢理工大學，由黃俊擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於智慧型水凝膠的多參數光纖生物感測器
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：黃俊
• 依託單位：武漢理工大學

項目摘要

連續（或同時）檢測多種物質在臨床醫學和環保等許多領域都非常重要。目前光纖生物感測器必須採用不同的探頭來檢測不同生物量，造成費時長、成本高、製備複雜。由於不同待測物必須在不同生物酶作用下催化氧化才能被檢測，智慧型水凝膠在不同的溫度範圍可發生溶脹或收縮，並且是可逆的，本項目將光敏劑和不同的酶選擇性地包覆在水凝膠中組成感測材料，水凝膠溶脹時，待測物可穿過其格線與酶作用，實現對待測物檢測，當其收縮時，待測物無法進入，檢測停止。故可通過控制溫度，採用一個光極和一套檢測系統，使感測器在不同溫度下檢測同一樣品中的不同物質（如血液中的葡萄糖和膽固醇等），實現多參數智慧型化檢測。這將使感測器的製備工藝和信號處理大大簡化。採用光纖微加工技術，將感測器探頭製成周期性多孔結構，以利於感測材料的固定。研究感測材料結構與性能的關係和感測器的感測機理與性能，為這類感測材料的研究和套用探索一條新路。

結題摘要

在臨床醫學和環保等許多領域，需要連續（或同時）檢測多種物質。目前檢測不同生物量只能採用不同探頭的光纖生物感測器，存在成本高、費時長、製備複雜等缺點，難以滿足實際套用的需要。為此，我們製備了具有可逆“溶脹-收縮”性能的智慧型水凝膠，並選擇性地包覆不同的固定化酶，由此製備溫度控制的多參數光纖生物感測器，實現了在不同溫度下對多種生物量（葡萄糖、膽固醇）的連續檢測, 為這類新型感測器的研究和套用探索了一條新路。 製備了Fe3O4@SiO2(F)@meso-SiO2的磁性螢光納米複合粒子及其固定化GOD和固定化COD。製備了水凝膠P(NIPAAm-co-AAm)-磁性納米粒子固定化GOD複合物以及基於此複合物的溫控型光纖葡萄糖感測器，其對葡萄糖的溫控檢測範圍為50–700 mg/dL。製備了基於磁性複合粒子固定化COD的光纖膽固醇感測器，研究了感測器的性能。由此製備了基於上述複合物和磁性複合粒子固定化COD的多參數光纖生物感測器，研究了該感測器的感測機理和性能。通過控制溫度，實現了對膽固醇和葡萄糖的連續檢測。感測器檢測膽固醇的範圍：25-250mg/dL，檢測葡萄糖的範圍：50-700mg/dL。回響時間均為200s，並具有較好的重複性、長期穩定性和抗干擾能力，對實際樣品檢測的效果較好。 由於SiO2納米粒子具有製備簡單、穩定性和生物相容性好的優點，智慧型水凝膠PNIPAAm具有回響快、製備方便的特點，我們製備了基於PNIPAAm-SiO2納米粒子固定化GOD複合物和SiO2納米粒子固定化COD的多參數光纖生物感測器，在不同的溫度下，實現了對膽固醇和葡萄糖的連續檢測。感測器檢測膽固醇的範圍： 20-180mg/dL（該檢測範圍有待於拓寬），檢測葡萄糖的範圍：50-700mg/dL，回響時間均為200s，其重複性、長期穩定性和抗干擾能力均較好，可用於對實際樣品的檢測。