本发明专利技术为基于金表面硼酸类葡萄糖敏感型水凝胶的合成，该方法可分为三步：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。本发明专利技术的基于金表面硼酸类葡萄糖敏感型水凝胶可应用于葡萄糖的识别、固载、传感、富集、分离或检测，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。
【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术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。
技术介绍
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, XingmingGao, ShouhaiGao, 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石开究(Kathryn E.S.Dean, Adrian M.Horgan, Alexander J.Marshall, etal.Selective holographic detection of glucose using tertiary amines, Chem.Communj2006， 3507-3509)。如上述方法通常会存在如下问题:(I)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。(AdrianM.Horgan, Alexander J.Marshall, Simon J.Kewj et al.Crosslinkingofphenylboronicacid receptors as a means of glucose selective holographic detection, Biosensorsand 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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术的技术方案为:一种基于金表面硼酸类葡萄糖敏感型水凝胶的合成，包括如下步骤:(I)金片表面预处理:将金片置于配置好的皮尔试剂(Piranha)中，超声10?60min，然后分别用丙酮、乙醇、二次蒸馏水超声清洗5?10 min，压缩气体吹干；其中，皮尔试剂的配置为浓H2S04:H202=5?10: 3 (V:V) ;(2)氨基化:将一定量的硅烷偶联剂溶解于溶剂中，将处理过的金片置于上述溶液中，惰性气氛，在50?110 °C反应5?12 h后，依次用无水乙醇和二次蒸馏水将金片冲净，压缩气体吹干；其中，硅烷偶联剂的浓度=2?5 mmol/L ;(3)聚合:将3-丙烯酰胺基苯硼酸、交联剂、引发剂、丙烯酰胺和加入到溶剂中，混合均匀后，取5?50 uL的混合液均匀地涂在步骤(2)中所述的金片上，室温下惰性气氛，置于紫外灯下光引发聚合5?60 min,反应完后用溶剂反复洗涤，洗去未反应物。将所得凝胶片室温干燥3天，然后真空干燥I天；其中，3-丙烯酰胺基苯硼酸、交联剂、引发剂和丙烯酰胺的浓度分别为 50 ?100、100 ?200,0.2 ?0.5 mmol/L、10 ?50 mmol/L。2，所述的步骤(I)中金片的直径为5?20 mm，金片为金金属片或者是载体上涂布或化学制备有金膜层的材料中的一种。3，所述的步骤(I)中压缩气体为氮气、氩气、氦气中的一种或几种。4，所述的步骤(I)中惰性气氛为氮气、氩气、氦气气氛中的一种。5,所述的步骤(2)中娃烧偶联剂为3_氛丙基二甲氧基娃烧、3_氛丙基二乙氧基娃烷、Y -氨丙基甲基二乙氧基硅烷和N-2-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或几种。6，所述的步骤(2)中溶剂为乙醇、甲苯和乙醇中的一种或几种:蒸馏水=1:1 (V:V=1:1)。7，所述的步骤(3)中紫外光的波长范围为250?400 nm，紫外光的照射强度为I?IOOff/m2 O8，所述的步骤(3)中引发剂为二苯基乙二酮、2，2-二乙氧基苯乙酮、a，a_ 二甲氧基-a-苯基苯乙酮、2，4，6-三甲基二苯甲酮和2，4- 二乙基硫杂蒽酮中的一种或几种。9，所述的步骤(3)中交联剂为二甲基丙烯酸乙二醇酯、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、乙二醇双丙烯酰酯、二乙烯苯、甲基丙烯酸羟丙酯中的一种或几种。10，所述的步骤(3)中聚合所用的溶剂为二甲基亚砜、乙腈、丙酮、N，N’_ 二甲基甲酰胺中的一种。与现有技术相比，本专利技术的优点是:(I)所选择的葡萄糖的识别单体3-丙烯酰胺基苯硼酸可在人体生理条件PH 7.35?7.45下与葡萄糖糖反应生成稳定性较高的硼酸酯。(2)所合成的水凝胶膜对高浓度葡萄糖(6.9?24 mmol/L )也具有较好的敏感性。(3)在人体生理温度36.2?37.3 °C时水凝胶膜对葡萄糖有较好的敏感性。【附图说明】图1为本专利技术实施例1中吸附-脱附实验的示意图。图2为本专利技术实施例1中DNS法测试葡萄糖浓度的标准曲线。图3a为本专利技术实施例1中葡萄糖的吸附-脱附图，3b为葡萄糖的吸附量和脱附量 的变化。【具体实施方式】以下结合实施例对本专利技术作进一步说明，但本专利技术并不局限于此。实施例1:(I)金片表面预处理:将金金属片置于配置好的皮尔试剂(Piranha)中，超声15 min，然后分别用丙酮、乙醇、二次蒸馏水超声清洗10 min, N2吹干；其中，皮尔试剂的配置为浓H2S04:H202=5: 3 (V: V); (2)氨基化:将3-氨丙基三甲氧基硅烷溶解于甲苯中，将处理过的金片置于上述溶液中，氮气气氛，在110 V反应12 h后，依次用无水乙醇和二次蒸馏水将金片冲净，N2吹干；其中，硅烷偶联剂的浓度本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于金表面硼酸类葡萄糖敏感型水凝胶的合成，其特征为包括如下步骤：（1）金片表面预处理：将金片置于配置好的皮尔试剂（Piranha）中，超声10 ~ 60 min，然后分别用丙酮、乙醇、二次蒸馏水超声清洗5 ~ 10 min，压缩气体吹干；其中，皮尔试剂的配置为浓H2SO4：H2O2=5 ~ 10 : 3（V:V）；（2）氨基化：将一定量的硅烷偶联剂溶解于溶剂中，将处理过的金片置于上述溶液中，惰性气氛，在50 ~ 110 ℃反应5 ~ 12 h后，依次用无水乙醇和二次蒸馏水将金片冲净，压缩气体吹干；其中，硅烷偶联剂的浓度= 2 ~ 5 mmol/L；（3）聚合：将3‑丙烯酰胺基苯硼酸、交联剂、引发剂、丙烯酰胺和加入到溶剂中，混合均匀后，取5 ~ 50 uL的混合液均匀地涂在步骤（2）中所述的金片上，室温下惰性气氛，置于紫外灯下光引发聚合5 ~ 60 min，反应完后用溶剂反复洗涤，洗去未反应物，将所得凝胶片室温干燥3天，然后真空干燥1天；其中，3‑丙烯酰胺基苯硼酸、交联剂、引发剂和丙烯酰胺的浓度分别为50 ~ 100、100 ~ 200、0.2 ~ 0.5 mmol/L、10 ~ 50 mmol/L。...
【技术特征摘要】
1.一种基于金表面硼酸类葡萄糖敏感型水凝胶的合成，其特征为包括如下步骤: (I)金片表面预处理:将金片置于配置好的皮尔试剂(Piranha)中，超声10~60 min,然后分别用丙酮、乙醇、二次蒸馏水超声清洗5~10 min，压缩气体吹干；其中，皮尔试剂的配置为浓H2S04:H202=5~10: 3 (V:V) ;(2)氨基化:将一定量的硅烷偶联剂溶解于溶剂中，将处理过的金片置于上述溶液中，惰性气氛，在50~110 °C反应5~12 h后，依次用无水乙醇和二次蒸馏水将金片冲净，压缩气体吹干；其中，硅烷偶联剂的浓度=2~5 mmol/L；(3)聚合:将3-丙烯酰胺基苯硼酸、交联剂、引发剂、丙烯酰胺和加入到溶剂中，混合均匀后，取5 ^ 50 uL的混合液均匀地涂在步骤(2)中所述的金片上，室温下惰性气氛，置于紫外灯下光引发聚合5~60 min,反应完后用溶剂反复洗涤，洗去未反应物，将所得凝胶片室温干燥3天，然后真空干燥I天；其中，3-丙烯酰胺基苯硼酸、交联剂、引发剂和丙烯酰胺的浓度分别为 50 ~100、100 ~200、0.2 ~0.5 mmol/L、10 ~50 mmol/L。2.如权利要求1所述的基于金表面硼酸类葡萄糖敏感型水凝胶的合成，其特征为所述的步骤(1)中金片的直径为5~20 mm，金片为金金属片或者是载体上涂布或化学制备有金膜层的材料中的一种。3.如权利要求1所述的基于金表面硼酸类葡萄糖敏感型水凝胶的合成，其特征为所述的步骤(1)中压缩气体为氮气、氩气、氦气中的一种或几种。4.如权利要求1所述的基于金表面硼酸类葡萄糖敏感型水凝胶的合...
【专利技术属性】
技术研发人员：戴庆，
申请(专利权)人：苏州康磁医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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