一种水凝胶及两性水凝胶成形体的制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种水凝胶以及由水凝胶制成的两性水凝胶成形体在检测尿液中葡萄糖含量的药物中的应用，两性水凝胶成形体中包括具有伸缩性能的单体和与葡萄糖有响应的单体，且两单体的共聚物内包裹有表面活性剂和磁感应颗粒，通过磁场控制两性水凝胶成形体的运动路线，计算分析两性水凝胶成形体相同时间段内运动距离与葡萄糖浓度得到曲线图，该两性水凝胶成形体检测尿糖的检测限低，直观精准的检测尿液中葡萄糖浓度。

Preparation method and application of hydrogel and amphoteric hydrogel forming body

The present invention provides a pharmaceutical application of hydrogel and amphoteric hydrogel by hydrogel form in urine glucose content in the form of amphoteric hydrogel including flexible monomer and monomer and the glucose response, and the two monomer in the copolymer coated with surfactant and magnetic induction the particles, is controlled by a magnetic field to form amphoteric hydrogel movement route, calculation and analysis of motion form in the same time distance and glucose concentration curve obtained amphoteric hydrogels, the limit of detection of the amphoteric hydrogel forming detection of urine glucose concentration is low, the precise detection of urine directly.

【技术实现步骤摘要】
一种水凝胶及两性水凝胶成形体的制备方法和应用
本专利技术涉及一种水凝胶，尤其涉及一种用于检测葡萄糖浓度的水凝胶。
技术介绍
葡萄糖是人体活动的主要能量来源，葡萄糖检测在生物医学中具有重要意义。在临床医学上，糖尿病严重危害着人类的身体健康，其诊断和治疗一直是医学界的重大难题。尿糖(尿中的糖类，主要是指尿中的葡萄糖)检测是早期诊断糖尿病的最简单方法，当正常血液流经肾脏时，其中的葡萄糖通过肾小球的滤过作用，以及肾小管的重吸收作用，使得尿液中仅含有微量的葡萄糖，用普通的方法检测不出来。但是肾脏对葡萄糖的滤过和重吸收是有限制的，当超过一定数值时，肾脏的作用并不能吸收全部的葡萄糖，则剩余的葡萄糖就会随尿液排出形成尿糖。尿糖含量高主要是因为血糖含量过高，能够出现糖尿的最低血糖值为肾糖阈值，血糖高于此值即会出现尿糖，正常人的肾糖阈值为8.9-10mmol/L，健康人即使在饭后也不会超过此值，轻度糖尿病患者空腹也不会出现尿糖，故必须检查饭后两小时尿糖，此时血糖含量最高，尿糖阳性率也最高。故尿糖检测具有较高的诊断价值，尤其对早起无任何症状的患者意义更大。如今，尿糖患者主要通过尿糖试纸来检测自己的尿糖情况，通过试纸上呈现的深浅不同的颜色变化来判断尿糖的阳性和阴性以及尿糖的等级。尿糖试纸主要由葡萄糖氧化酶(GOD)，过氧化物酶(POD)以及显色系统组成，其原理是连续的酶反应。当尿糖试纸与糖尿接触时，葡萄糖连续进行以下反应：I2+聚乙烯吡咯烷酮→棕色沉淀首先葡萄糖氧化酶催化葡萄糖氧化成葡萄糖酸和过氧化氢，然后过氧化氢酶催化过氧化氢与碘化钾发生显色反应产生游离的碘再与聚乙烯吡咯烷酮络合产生棕色沉淀，由于背景物质亮蓝的存在，试纸根据葡萄糖含量不同由少到多依次呈现浅蓝、浅绿、棕或深棕色。浅蓝色表示没有糖尿病，用“-”表示；棕红色表示有糖尿病，用“+”表示，颜色越深则“+”越多，糖尿病越严重。尿糖试纸具有携带方便，显色稳定等诸多优势，但由于是酶催化发生反应，故反应条件比较苛刻，受诸多外界条件限制。另外，关键问题在于，尿糖试纸只能间接测试10mmol/L以上的血糖参考值，检测限高，且检测浓度不精确。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种水凝胶以及由水凝胶制成的两性水凝胶成形体在检测尿液中葡萄糖含量的药物中的应用，该两性水凝胶成形体检测尿糖的检测限低，直观精准的检测尿液中葡萄糖浓度。本专利技术的一种水凝胶，包括N-异丙基丙烯酰胺和3-丙烯酰胺基苯硼酸的共聚物、以及包裹在所述共聚物内的表面活性剂。进一步的，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠和斯盘-80(Span80)中的一种或几种，优选十二烷基硫酸钠(SDS)。进一步的，所述共聚物内还包裹有能够感应磁性的磁性颗粒。进一步的，所述磁性颗粒为四氧化三铁纳米颗粒、金属镍纳米颗粒和金属钴纳米颗粒中的一种或几种，优选四氧化三铁纳米颗粒。本专利技术的一种由上述水凝胶制成的两性水凝胶成形体，所述两性水凝胶成形体为流线体，且一端具有亲水性、另一端具有疏水性，其中流线体优选鱼形，两性水凝胶成形体内包裹有表面活性剂，优选十二烷基硫酸钠，还包裹有能够感应磁性的磁性颗粒，四氧化三铁纳米颗粒、金属镍纳米颗粒和金属钴纳米颗粒中的一种或几种，优选四氧化三铁纳米颗粒。本专利技术的一种两性水凝胶成形体的制备方法，包括以下步骤：(1)将N-异丙基丙烯酰胺、3-丙烯酰胺基苯硼酸以及表面活性剂在溶剂中混匀，得到混合溶液；其中，N-异丙基丙烯酰胺、3-丙烯酰胺基苯硼酸的摩尔比为4-6:1，优选5:1；溶剂为二甲基亚砜或水中的一种或组合，优选二甲基亚砜；表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠和Span80中的一种或几种，优选十二烷基硫酸钠；还加入了交联剂和引发剂，交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺或聚乙二醇二丙烯酸酯中的一种或组合，优选N,N'-亚甲基双丙烯酰胺，催化剂量的引发剂，引发剂为偶氮二异丁脒盐酸盐、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮或2,4-二羟基二苯甲酮中的一种或几种，优选偶氮二异丁脒盐酸盐，还加入了催化剂量的促交联剂N,N,N',N'-四甲基二乙胺，N-异丙基丙烯酰胺与交联剂的摩尔比为9-11:1，优选10：1。(2)将步骤(1)中得到的混合溶液用滴管/移液管移入流线型型腔的模具中，并通过紫外光照射发生共聚反应，得到具有所述模具形状的流线型水凝胶；其中，反应温度为15-30℃，优选20℃，具有流线型型腔的模具优选鱼形。(3)将步骤(2)得到的流线型水凝胶其中一端置于疏水性的酯类溶液(酯类溶剂溶于易挥发溶剂中)中后取出，易挥发溶剂蒸发后，即该端部涂有疏水性的酯类溶剂，进而形成不对称结构；将水凝胶放入水中清洗掉表面的表面活性剂，使其只有内部包裹表面活性剂SDS，得到所述两性水凝胶成形体；其中，将流线型水凝胶圆形的一端(如鱼形中鱼头一端)置于聚己内酯溶液中，聚己内酯溶解在二氯甲烷中。进一步的，步骤(1)中，还加入能够感应磁性的磁性颗粒，所述磁性颗粒为四氧化三铁纳米颗粒、金属镍纳米颗粒和金属钴纳米颗粒中的一种或几种，优选四氧化三铁纳米颗粒。本专利技术的两性水凝胶成形体在制备检测尿液中葡萄糖含量的药物中的应用，该两性水凝胶成形体检测尿糖的检测限低，直观精准的检测尿液中葡萄糖浓度。本专利技术的一种葡萄糖浓度的检测方法，包括以下步骤：(1)将上述两性水凝胶成形体分别置于至少两种浓度已知的葡萄糖标准溶液中，并根据两性水凝胶成形体在标准溶液中时间T内运动距离与葡萄糖浓度得到曲线图，根据曲线图得到计算公式(Ⅰ)；计算公式如下：y＝ax+b(Ⅰ)其中，y为葡萄糖浓度，x为两性水凝胶成形体在时间T内的运动距离，a和b均为常数。(2)将两性水凝胶成形体置于待检测溶液中，测定两性水凝胶成形体在时间T内的运动距离x。(3)根据式(Ⅰ)计算出待检测溶液中葡萄糖浓度y。进一步的，步骤(1)中，所述两性水凝胶成形体内包裹有磁性颗粒，如四氧化三铁纳米颗粒，通过外部磁场控制两性水凝胶成形体的运动方向。两性水凝胶成形体主要由N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)、3-丙烯酰胺基苯硼酸(AAPBA)和表面活性剂(如十二烷基硫酸钠，简称为SDS)三种物质通过共聚合反应，形成包裹表面活性剂的、经过AAPBA修饰的聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)水凝胶构成。其中，PNIPAM具有较好的膨胀、收缩性能，AAPBA是一种葡萄糖响应物质，表面活性剂可以改变溶液的表面张力，提供两性水凝胶成形体运动的动力。当葡萄糖存在时，AAPBA与葡萄糖发生络合，使两性水凝胶成形体疏水性降低，进而使其体积发生膨胀，释放内部包裹的表面活性剂，使两性水凝胶成形体响应葡萄糖运动。AAPBA在水溶液中存在两种状态，一种是不带电的疏水的状态，另一种是带电的亲水的状态，两者之间存在一个如下述所示的平衡方程：当加入葡萄糖时，葡萄糖与带电的亲水性AAPBA发生络合，进而使AAPBA的平衡方程向右移，产生更多的带电亲水性AAPBA，进而使整体水凝胶的疏水性降低，亲水性增加，使水凝胶膨胀，释放表面活性剂，驱使水凝胶运动。随着葡萄糖浓度的增加，水凝胶亲水性增加，膨胀率增加，释放的表面活性剂增多，进而运动速度更快。借由上述方案，本专利技术至少具有以下优点：本专利技术采用一种全新的葡萄糖检测方法，基于两性水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水凝胶，其特征在于：包括N‑异丙基丙烯酰胺和3‑丙烯酰胺基苯硼酸的共聚物，以及包裹在所述共聚物内的表面活性剂。

【技术特征摘要】
1.一种水凝胶，其特征在于：包括N-异丙基丙烯酰胺和3-丙烯酰胺基苯硼酸的共聚物，以及包裹在所述共聚物内的表面活性剂。2.根据权利要求1所述的水凝胶，其特征在于：所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠和斯盘-80中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的水凝胶，其特征在于：所述共聚物内还包裹有能够感应磁性的磁性颗粒。4.根据权利要求3所述的水凝胶，其特征在于：所述磁性颗粒为四氧化三铁纳米颗粒、金属镍纳米颗粒和金属钴纳米颗粒中的一种或几种。5.一种由权利要求1所述的水凝胶制成的两性水凝胶成形体，其特征在于：所述两性水凝胶成形体呈流线型，且一端具有亲水性，另一端具有疏水性。6.一种如权利要求5所述的两性水凝胶成形体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将N-异丙基丙烯酰胺、3-丙烯酰胺基苯硼酸以及表面活性剂在溶剂中混匀，得到混合溶液；(2)将步骤(1)中得到的混合溶液放入具有流线型型腔的模具中，并通过紫外光照射发生共聚反应，得到流线型水凝胶；(3)将步骤(2)得到的流线...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明通，李洁爱，张慧，董彬，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32