非酶基高分子凝膠的葡萄糖增強效應及感測回響性研究

《非酶基高分子凝膠的葡萄糖增強效應及感測回響性研究》是依託廈門大學，由吳偉泰擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：非酶基高分子凝膠的葡萄糖增強效應及感測回響性研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：吳偉泰
• 依託單位：廈門大學

項目摘要

葡萄糖檢測是糖尿病等疾病的分子機理研究和臨床診治的關鍵之一。解決當前葡萄糖感測器存在的主要挑戰性問題（可持續檢測葡萄糖的機制及其材料）有待高分子科學的投入，本項目擬通過苯硼酸基單體設計、自由基沉澱聚合、無機粒子可控合成相關方法以及凝膠網路的分子印跡技術最佳化來合成環境葡萄糖增強發光型的回響性高分子/無機雜化納米凝膠，著重研究其在極稀溶液中的體積相轉變行為和動力學，揭示環境葡萄糖、凝膠體積相轉變和無機粒子之間的相互作用規律，建立雜化納米凝膠螢光強度的動態調控新方法，並構建環境葡萄糖- - 螢光信號定量轉換模型，為從高分子化學與物理的角度設計新型的葡萄糖感測器提供關鍵科學依據。在此基礎上，提出提高對環境葡萄糖的感測回響性的有效策略，設計和研製具有超靈敏高選擇性的聚合感測器陣列薄膜。項目還將精確評價所設計的葡萄糖感測器的性能，作為推動非酶基高分子凝膠這一複雜軟物質體系的基礎研究通往實際套用的一例嘗試。

結題摘要

重點針對當前葡萄糖檢測存在的挑戰性科學問題（可持續檢測葡萄糖的機制及其材料），本項目吸取前期探索及其他項目研究工作之精華，系統深入地研究了葡萄糖增強發光型葡萄糖回響微凝膠這一核心新體系。（1）相關合成方法探索：從設計不同的化學合成途徑出發，我們發展了超小微凝膠、含染料/共軛高分子微凝膠、含天然生物高分子微凝膠、含金屬離子/粒子微凝膠等的合成方法，以及以微凝膠等顆粒為組裝基元的自組裝體材料製備方法，並探討形成機理，為探索可控合成葡萄糖回響微凝膠及其聚合感測器陣列薄膜提供合成技術儲備。（2）葡萄糖增強發光型葡萄糖回響微凝膠的合成與性能研究：針對研究目標，我們著重提出兩種實現葡萄糖增強發光的策略（微凝膠隨葡萄糖濃度增大而溶脹，並通過體積相轉變調節半導體和貴金屬納米粒子耦合，以實現葡萄糖增強發光；微凝膠隨葡萄糖濃度增大而收縮，並通過體積相轉變改變發色團微環境，以實現葡萄糖增強發光），分別設計合成出含氧化鋅/金粒子微凝膠、含銀粒子微凝膠、含石墨烯微凝膠這三類葡萄糖增強發光型聚苯硼酸微凝膠，闡明葡萄糖——螢光信號定量轉換規律和動力學，進而將微凝膠用於定量檢測人工淚液、血清等體系中葡萄糖濃度以評價其感測回響性能。（3）以微凝膠作為組裝基元的聚合感測器陣列薄膜的製備與性能研究：針對研究目標，我們以最佳化合成的葡萄糖回響微凝膠作為陣列單元，製備了聚合感測器陣列薄膜，闡明葡萄糖——光學信號定量轉換規律和動力學，並定量檢測人工淚液、血清等體系中葡萄糖濃度以評價感測回響性能，進而將薄膜與隱形眼鏡相結合，嘗試發展快速、持續、定量檢測葡萄糖的可穿戴式葡萄糖感測器。綜上所述，本項目研究結果體現了非酶基高分子凝膠的合成、葡萄糖回響特性及其在生物醫藥等的套用，為從高分子科學角度來設計葡萄糖感測器提供了科學依據，也為理解普遍認為最關鍵的問題——材料結構與性能的關係——提供了有價值的視角。