电化学生物传感器主要基于对电流、电位、电阻和电导的传感。由于酶电流生物传感器易于制作商业化的仪器，因此其在过去的五年中受到了研究者的广泛关注。酶电流生物传感器可以测量由生物组织和电极材料之间的电子交换所产生的电流。对葡萄糖响应系统的研究主要围绕着葡萄糖响应或者葡萄糖传感的机理和其应用着两方面进行展开。对于其机理的研究又进一步围绕着外源凝集素、葡萄糖氧化酶(GOx)和苯硼酸(PBA)派生物系统这三个方面进行。其中，PBA派生物系统主要通过化学键绑定的形式来实现对葡萄糖、多糖以及二醇的检测。它是一种先进的、低成本的和可靠的葡萄糖的检测方法。　　苯硼酸(BA)可以通过硼烷（由一个硼原子作为中心，通过碳硼键连接着三个碳原子的化合物）的水解得到。这一过程最初的水解产物是硼酸，这是一种比硼烷更加稳定的硼衍生物。之后硼酸进一步水解生成苯硼酸。在众多不同的葡萄糖检测方法之中，电化学检测方法是一种非常前沿的检测方法，因此目前为止对这方面的研究还不是非常的多。使用与二茂铁相结合的PBA将是一种非常好的开发电化学传感器和新的检测葡萄糖以及其他生物分析用的衍生物和聚合物的方法。我们针对以上相关发现，重点对二茂铁苯硼酸化合物的化学性质进行了研究。　　FBPDs是一种普遍的GOx和电极之间传递电子的介质。电极的作用是检测电子转移的数量，从而得到血液中的葡萄糖的含量。存在于氧化还原酶和电极之间的电化学相互作用是构建以生物酶为基质的电极的关键因素。然而，外壳蛋白质会阻断酶和电极之间的持续电子交换而屏蔽氧化还原活性位点。氧化还原介质即使在低电位的时候也能够准确和灵敏地监测血液中的葡萄糖水平。对葡萄糖生物传感器的应用主要分为三个方面:Con A（凝集素）、GOx和PBA。　　凝集素法是一种非常重要的碳水化合物绑定的检测血糖含量的方法。其类似于GOx，也可以作为一种葡萄糖生物传感器。这是一种理想的激素调节剂，其原理遵循细胞表面糖蛋白和糖脂之间的相互作用。Brownlee和Cerami首次报道了伴刀豆球蛋白(Con A)，目前这种凝集素被广泛的应用于葡萄糖生物传感器的研究当中。通常来说，和聚合物主链结合的Con A和糖类的复合物具有四个连接位点。这样一种凝集素和聚合物主链的连接体系能够应用于药物释放系统和葡萄糖检测系统之中。　　我们主要讨论了两种设计葡糖糖响应系统的方法。基于生物酶的葡萄糖响应系统主要包含了葡萄糖和GOx之间的酶促反应，而基于凝集素的葡萄糖响应系统与在葡糖糖和合成的糖基化聚合物之间连接ConA有关。然而，这些蛋白质成分在环境变化波动加大的情况下发生变性，从而限制了它们的存储和长期使用。第三种方法是苯硼酸(PBA)官能化，其主要基于合成具有PBA基团的葡糖糖生物传感器。这些化合物具有很好的耐用性和稳定性，能够为葡萄糖检测系统提供新的替代品。Kuivila和他的同事于1954年首次将PBA体系应用于葡糖糖生物传感器中。PBA化合物在水溶液中存在着电离态和非电离态两种不同的形式。相对于具有亲水性的电离态PBA化合物而言，非电离态PBA化合物更加疏水。电离态的PBA化合物能够和添加的葡萄糖在水溶液中通过可逆共价键形成稳定的复合物。因此，在加入葡萄糖之后，PBA化合物的解离平衡向着形成亲水的电离态PBA化合物的方向移动。通过利用加入葡萄糖可以使葡萄糖生物传感器的平衡向着某一方向移动的方法，已经由许多不同的葡萄糖传感装置和系统被设计出来。　　这些系统目前已被用于胰岛素的自调整释放和葡萄糖浓度的检测之中。尽管天然的葡萄糖生物传感器Con A和GOx具有很好的生物可降解性和生物相容性，但它们也受制于因环境改变而引起的变性。因此，PBA化合物能够构建一种更加耐用的葡萄糖传感体系。　　与GOx和Con A传感器相比，PBA的稳定性持续时间更长，但是以上三种传感器在葡萄糖浓度分析方面暴露出一些相同的问题。基于上述重要发现，有必要采用一些新方法来提高其灵敏度、选择性和生物相容性。下文将讨论葡萄糖探测中的常用方法，包括:荧光法、全息法和电化学传感器等。　　以上三种葡萄糖传感器中，舍硼酸衍生物提供了一些特殊性质。PBA官能团在葡萄糖检测中常被用作荧光接收器。与糖类快速并且可逆的的相互作用使得PBA在葡萄糖检测方面具有较强的潜力。　　有一种全息传感器系统的新的光学方法是可用于检测葡萄糖浓度的探索之一。该系统的功能强大，价格便宜，并可远程探测，在近几年吸引了大量的关注。该全息感应器的基本机制是通过光栅的入射光束和反射光形成的干涉图案。根据布拉格定律，mλ=2dsinθ，条纹(d)的距离的变化会带来全息图的波长（颜色）显著的变化。由此可建立担任条纹的葡萄糖响应性聚合物基质。当基质添加葡萄糖产生溶胀时，条纹之间的空间增加了，产生全息图的红移。另一方面，如果基质解溶胀则可以观察到谱线蓝移。因此，跟踪波长的变化，可以探测到周围的葡萄糖浓度。　　电化学传感器提供了一个有吸引力的替代手段，通过将生物结合事件直接变换为电子信号来进行生物分析。它们通常是由自组装单层，聚合物材料和水不混溶的有机油等通过与碳电极的特异性结合设计。传感器输出的电子信号通过电极表面产生硼酸的特性为阴离子和糖类检测和分离系统应用开发提供了指导。因此，使用硼酸电化学感测为监测治疗糖尿病的血糖值可能提供了全面的方法，也可以用于环境的阴离子检测。由硼酸电化学测定可分为两部分:溶液相工艺和表面固定化过程。在溶液中，二茂铁基硼酸及其衍生物可以直接绑定到多二醇如葡萄糖或糖蛋白上参与电化学应答。尽管此法经常使用，但有些反应十分复杂并且动力学相关研究很少。开发多硼酸基对酸的受体分子，以补充糖类生物分子的复杂性并开发具有高选择性的系统很有必要。表面固定化的硼酸基于传感器过程是强大的，并可以进一步改进。自组装单层，聚合物膜，和有机油滴被滴在适当的电极表面，以得到高灵敏度和选择性的分析方法。鉴于生物分析科学的快速发展，硼酸将有更广泛的分析潜力。　　在上述讨论的用于检测葡萄糖的不同方法中，电化学传感器是相当新的，有探索前途的领域。迄今此领域已有一些简单的研究。使用PBA与二茂铁是开发电化学传感器和开发新的用于检测生物分析物特别是葡萄糖的衍生物和聚合物的好的方法。同时考虑到上述重要成果，我们设计了以下项目，以探索二茂铁硼化学。　　在我们的第一个项目中，我们合成了二茂铁单氨基苯基硼酸(FcMAPBA)和二茂铁二氨基苯基硼酸(FcDAPBA)并用FTIR和1H NMR进行了表征。需要特别强调的是我们通过1H NMR和CV（使用山梨糖醇）对二茂铁氨基苯基硼酸(FcAPBAs)顺式二醇和糖类结合亲和性其的影响进行了探究。利用1H NMR谱硼酸羟基的信号消失对游离和结合形式的衍生物进行了描绘。在CV曲线的两个分立的峰的存在与1H NMR谱的结果相一致，对应顺式二醇与糖类的结合。也有人提出，这种方法使用CV曲线电势位移差也可以应用于表面受限糖化的分子检测。　　在我们的第二个项目，我们合成了新的二茂铁硼酸嵌段共聚物作为为糖类电化学传感器。舍二茂铁的甲基丙烯酸酯均聚物，利用可逆加成断裂链转移聚合(RAFT)合成合成了聚甲基丙烯酸二茂铁酰基乙酯。使用PMAEFc均聚物作为大分子引发剂，合成了三种新的二嵌段共聚物。均聚物的动力学研究表明，嵌段共聚物的链延伸遵循控制/活性的过程。合成的嵌段共聚物的利用1H NMR、凝胶渗透色谱(GPC)、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、热重量分析法(TGA)和差示扫描量热法(DSC)进行了表征。利用在1HNMR谱中可以观察到硼酸羟基信号消失和PMAEFc-B-PVAFBA在11B NMR谱中由于和二糖结合导致的硼峰的位移可以表征其对糖类的结合，嵌段共聚物的游离和结合的形式。与顺式二醇结合前后，两个分立的峰出现在PMAEFc-B-PVAPBA的循环伏安(CV)曲线上,这与1H NMR和11B NMR结果一致。　　在第三个项目中，我们通过RAFT聚合合成了二茂铁硼酸基共聚物，聚甲基丙烯酸乙基二茂铁-聚甲基乙烯基氨基苯硼酸(PMAEFc-b-PMVAPBA)，并研究了它的胶束化行为。共聚物中二茂铁和苯硼酸嵌段在二元混合溶剂中形成了均匀的球形胶束。在胶束的对比实验中，相比在水相透析下，我们在所选的有机溶剂中观察到了大量的聚集体。FMAEFc-b-PMVAFBA的氧化还原响应行为是通过氧化试剂(NH4)Ce(NO3)6和还原试剂(NaHSO3)来进行的。由于葡萄糖和苯硼酸的结合，胶束趋向于瓦解，尺寸随之减小。由于二茂铁的氧化还原响应性，可以观察到PMAEFc-b-PMVAPBA胶束的尺寸变大。透射电子显微镜(TEM)，扫描电子显微镜(SEM)和动态光散射(DLS)用以表征该胶束。　　在我们的第四个项目中，通过RAFT聚合，合成了包含亲水性的2-十二烷基三硫代碳酸酯-2甲基丙酸的两亲性嵌段共聚物PMAEFc-b-PMVAPBA，并作为大分子链转移剂接到疏水的甲基乙烯基氨基苯硼酸和氧化还原响应的二茂铁嵌段上。在水溶液中，疏水和亲水的共聚物嵌段自组装形成球形胶束。二茂铁的氧化还原响应行为是通过水溶性的氧化试剂(NH4)Ce(NO3)6和还原试剂(NaHSO3)来进行的。二茂铁的氧化造成的极性改变和胶束的膨胀增大了流体动力学直径，而葡萄糖与苯硼酸上氢氧根的结合促使形成单聚体或更小的聚集体。1H NMR光谱，动态光散射(DLS)和透射电子显徼镜(TEM)用以研究氧化还原控制的胶束行为。这种氧化还原响应行为将为生物分析物的探测/结合和氧化还原控制的封装物释放提供基础。