南開大學(xué)在快速水凝膠傳感器研究方面取得新進(jìn)展

發(fā)布日期：2018-06-12  來源：互聯(lián)網(wǎng) 瀏覽次數(shù)：1153
核心提示：南開大學(xué)在快速水凝膠傳感器研究方面取得新進(jìn)展

水凝膠能對(duì)外部刺激做出響應(yīng)，因此可作為刺激敏感材料用于傳感器。然而現(xiàn)有的水凝膠傳感器響應(yīng)速度極慢，嚴(yán)重制約了其實(shí)際應(yīng)用。例如Asher等提出的聚合膠態(tài)晶體陣列傳感器是一種經(jīng)典的水凝膠傳感器，其響應(yīng)時(shí)間長達(dá)幾十分鐘。顯然這樣的傳感器不具有實(shí)用性。

為此南開大學(xué)張擁軍教授課題組提出了一種利用薄膜干涉現(xiàn)象，也就是Fabry-Perot干涉條紋的移動(dòng)，來實(shí)現(xiàn)光學(xué)傳感的新的水凝膠光學(xué)傳感方法。在這種傳感器中，水凝膠膜既作為敏感元件，又是傳感元件。而且由于其厚度僅幾百納米至幾微米，可在1分鐘左右時(shí)間達(dá)到溶脹平衡，大大快于普通的水凝膠傳感器。利用這一傳感方法，他們實(shí)現(xiàn)了葡萄糖、溫度、pH、賴氨酸、維生素B6等多種被分析物的快速光學(xué)傳感。(Biomacromolecules, 2012, 13(1), 92-97; Polymer Chemistry, 2014, 5, 7081-7089; Materials Today Chemistry, 2016, 1–2, 7-14)

最近他們又以伴刀豆球蛋白A(Con A)為葡萄糖敏感基元設(shè)計(jì)了新型的葡萄糖傳感器。他們利用Con A和糖的特異結(jié)合性，利用層層組裝方法制備了Con A/Dextran 水凝膠薄膜。首次觀察到了這一薄膜在葡萄糖存在條件下的溶脹，并成功地通過Fabry-Perot干涉條紋的移動(dòng)將其顯示出來：

這一傳感器能很好地在生理?xiàng)l件下檢測(cè)葡萄糖，在很寬的濃度范圍內(nèi)(0–70?mM)都具有很好的線性響應(yīng)。更重要的是，與普通的水凝膠傳感器不同，其響應(yīng)速度非常快，10秒鐘即可達(dá)到平衡：

這一工作以“Thin hydrogel films based on lectin-saccharide biospecific interaction for label-free optical glucose sensing”為題發(fā)表于Sensors and Actuators B: Chemical, 2018, 272, 243-251。論文的第一作者為碩士研究生李倩。通訊作者為關(guān)英副教授和張擁軍教授。



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