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南開大學在快速水凝膠傳感器研究方面取得新進展
發布日期：2018-06-12
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核心提示：南開大學在快速水凝膠傳感器研究方面取得新進展
水凝膠能對外部刺激做出響應，因此可作為刺激敏感材料用于傳感器。然而現有的水凝膠傳感器響應速度極慢，嚴重制約了其實際應用。例如Asher等提出的聚合膠態晶體陣列傳感器是一種經典的水凝膠傳感器，其響應時間長達幾十分鐘。顯然這樣的傳感器不具有實用性。
為此南開大學張擁軍教授課題組提出了一種利用薄膜干涉現象，也就是Fabry-Perot干涉條紋的移動，來實現光學傳感的新的水凝膠光學傳感方法。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分鐘左右時間達到溶脹平衡，大大快于普通的水凝膠傳感器。利用這一傳感方法，他們實現了葡萄糖、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計了新型的葡萄糖傳感器。他們利用Con A和糖的特異結合性，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干涉條紋的移動將其顯示出來：
這一傳感器能很好地在生理條件下檢測葡萄糖，在很寬的濃度范圍內(0–70?mM)都具有很好的線性響應。更重要的是，與普通的水凝膠傳感器不同，其響應速度非常快，10秒鐘即可達到平衡：
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。通訊作者為關英副教授和張擁軍教授。
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