[发明专利]用于检测葡萄糖的光子晶体凝胶材料和葡萄糖检测方法

说明书

本发明提供了一种用于检测葡萄糖的光子晶体凝胶材料，包括聚丙烯酰胺‑丙烯酸凝胶和包埋于所述凝胶中的光子晶体，所述凝胶直接或间接地化学接枝苯硼酸基团，其中，所述光子晶体为二维光子晶体或三维光子晶体。本发明还提供了基于所述光子晶体凝胶材料的葡萄糖检测方法，利用颜色模式分析法，将光子晶体凝胶材料检测葡萄糖溶液后显示的颜色信息转化成葡萄糖浓度信息。本发明提供的葡萄糖检测方法可高选择性、灵敏、便捷以及可视化地定性或定量检测葡萄糖浓度，为糖尿病患者的尿糖监控提供了新的非创伤性检测方法。

技术领域

本发明涉及葡萄糖检测技术领域，具体涉及一种用于检测葡萄糖的光子晶体凝胶材料，以及一种葡萄糖检测方法和装置。

背景技术

近些年，糖尿病已经日益成为世界范围内影响人类健康的最严重因素之一，这种慢性疾病不仅本身会对患者造成巨大痛苦，其所产生的中风、心血管疾病等并发症同样会给患者造成伤害。为了控制这种疾病带来的危害，实时准确地对糖含量进行监测是十分必要的。然而，现阶段我国临床和家庭常用的血糖检测方法均需采血，不仅给病人造成了疼痛和不便，更有可能造成伤口感染，给病人带来二次伤害。

近年血糖检测的发展方向是制备非侵入式(无痛)、反复使用、连续检测的监测仪器。传统的葡萄糖检测方法都涉及葡萄糖氧化酶，而酶的存在不仅需要严苛的保存环境，同时还会受到尿液中复杂成分的干扰。正因如此，越来越多的科学家将目光投向了非酶法传感技术备。

然而，目前非创伤性葡萄糖非酶法检测方法仍然存在选择性低、灵敏性不足、响应时间长或检测步骤繁琐等问题。

光子晶体的概念于1987年提出，其是一类新兴的光学材料，可以衍射特定波长的光，从而显示出特定的结构色，可用于生化物质的裸眼检测。在光子晶体中，周期性排列的重复结构单元以光波长量级为尺度，根据其重复结构循环维数，可分为一维、二维和三维光子晶体。光子晶体的制造方法主要有精密机械加工法、半导体制造技术、胶体自组装法等。作为一种新型的信息传导材料，光子晶体已成为学术界的一个研究热点。

然而，作为一种新兴起的光学材料，光子晶体的光学性能仍然需要进一步提高以便更好地显示其结构色，提高其应用性。此外，若能将光子晶体用于葡萄糖检测中，并修饰或优化检测体系，则将可实现一种灵敏、便捷的可视化的非创伤性葡萄糖检测方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于检测葡萄糖的光子晶体凝胶材料，用以快速、灵敏、高选择性地检测葡萄糖含量信息，尤其可用于便捷地检测人体尿糖的高低。

本发明的另一个目的在于开创一种基于本发明提供的光子晶体凝胶材料的新的葡萄糖检测方法，以及可以用于实现该检测方法的装置。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于检测葡萄糖的光子晶体凝胶材料，包括聚丙烯酰胺-丙烯酸凝胶和包埋于所述凝胶中的光子晶体，所述凝胶直接或间接地化学接枝苯硼酸，其中，所述光子晶体为二维光子晶体或三维光子晶体。

智能材料是一种新型材料，其中主要包括智能金属材料、智能无机材料和高分子智能材料。高分子凝胶是指三维高分子网络与溶剂组成的体系，网络交联结构使其不溶解而保持一定的形状，且因为凝胶结构中含有亲溶剂性基团，使之可因溶剂的存在发生溶胀而达到平衡体积。这类高分子凝胶可随环境条件的变化而产生可逆的、非连续性的体积变化。因此，高分子凝胶在感应材料方面具有重要的潜在应用价值。然而，目前高分子凝胶在化合物检测方面普遍存在重复性差、选择性不高等缺陷。

本发明将光子晶体和高分子凝胶结合起来，并在结合体系中以葡萄糖辨识底物苯硼酸功能化，使其能特异性地识别葡萄糖分子，并排除果糖等人体尿液中含有的其他干扰成分，巧妙地利用光子晶体独特的光学性能和高分子凝胶随环境条件的变化而产生可逆的、非连续性的体积变化的特点，以及苯硼酸对凝胶的可修饰化及其对葡萄糖的特异性选择性，实现了一种高选择性的、检测结果可视化的葡萄糖检测材料，奠定了提供可方便快捷地检测尿糖含量的非侵入性葡萄糖检测传感器的基础。