[发明专利]一种基于金表面硼酸类葡萄糖敏感型水凝胶的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于金表面硼酸类葡萄糖敏感型水凝胶的合成，这种水凝胶可在人体生理pH和温度条件下实现对葡萄糖的可逆吸附和脱附；也涉及到该种水凝胶在葡萄糖传感器中的应用。

背景技术

在生物医学领域，基于响应型水凝胶的传感系统是精密仪器的发展趋势，尤其是含有葡萄糖响应型水凝胶的葡萄糖传感器引起了研究者的极大兴趣。将葡萄糖敏感水凝胶作为分子识别元件应用于生物传感器中，当其与葡萄糖溶液接触后，经分子识别，发生生物学反应，产生的信息被信号转换器转变为电信号等，经过处理，可实现对葡萄糖浓度的分析与检测。皮下在体植入式血糖传感器是上述分子识别血糖传感器中的一种，其在体原位设计能够减少病患的采血痛苦，操作更加方便、快捷，无需专业人员指导。更值得一提的是，皮下在体血糖传感器属于动态血糖传感，它能够实现血糖的实时监测，可避免血糖监测时存在的“延迟效应”。(Vishnu Vardhan Karnati, Xingming Gao, Shouhai Gao, et al. A Glucose-selective fluorescence sensor based on boronic acid-diol recognition, Bioorganic and Medicinal Chemistry Letters, 2002, 12: 3373-3377)。

皮下在体血糖传感器中与葡萄糖结合材料的选择对于传感器能否快速、准确的监测血糖值至关重要。其中，葡萄糖敏感型水凝胶因能够识别环境中葡萄糖分子而产生刺激响应，继而发生膨胀、收缩或者溶胶-凝胶相转变等响应行为，可应用于葡萄糖的连续检测。有机硼酸化合物能够与1,2或1,3-二醇化合物选择性结合，能够对包括葡萄糖在内的几十种糖类进行识别和检测。近年来基于硼酸基团的葡萄糖敏感型水凝胶得到了研究人员的广泛关注与研究（Kathryn E. S. Dean, Adrian M. Horgan, Alexander J. Marshall, et al. Selective holographic detection of glucose using tertiary amines, Chem. Commun, 2006, 3507-3509）。

如上述方法通常会存在如下问题：（1）硼酸结合的pH控制性使其在人体生理条件pH 7.35 ~ 7.45环境下，只有少量的硼酸可以和糖反应生成稳定性较高的硼酸酯。(Adrian M. Horgan, Alexander J. Marshall, Simon J. Kew, et al. Crosslinking of phenylboronic acid receptors as a means of glucose selective holographic detection, Biosensors and Bioelectronics, 2006, 21: 1838-1845)。（2）传统的高分子成膜材料对葡萄糖的响应检测线性范围窄，尤其是对高浓度葡萄糖的敏感性较差。（3）在人体生理温度下对葡萄糖的敏感性较差。

发明内容

本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，将硼酸基团引入水凝胶体系中，提供了一种基于金片表面的能够识别葡萄糖分子的敏感型水凝胶。该方法首先将金片进行预处理，使其表面带有-OH；然后先后利用硅烷偶联剂在金表面引入氨基；最后加入3-丙烯酰胺基苯硼酸、交联剂和引发剂等，通过紫外光引发聚合在金表面合成水凝胶。