【摘 要】
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葡萄糖是自然界中的一种重要单糖,是细胞的主要能量来源,在食品、医药和工业等领域应用广泛。虽然葡萄糖与人类生活息息相关,但是过量摄入可能会诱发糖尿病。因此,监控葡萄糖浓度对社会生产和人类健康都至关重要。然而,目前的葡萄糖检测方法存在耗时耗力,灵敏度低和稳定性差等问题。本论文基于聚乙二醇化(PEG化)技术制备了一种兼具高灵敏性和高稳定性的无载体酶-高分子共聚物纳米颗粒,并开展其在快速检测葡萄糖中的应用
【基金项目】
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国家自然科学基金项目(21776230);
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葡萄糖是自然界中的一种重要单糖,是细胞的主要能量来源,在食品、医药和工业等领域应用广泛。虽然葡萄糖与人类生活息息相关,但是过量摄入可能会诱发糖尿病。因此,监控葡萄糖浓度对社会生产和人类健康都至关重要。然而,目前的葡萄糖检测方法存在耗时耗力,灵敏度低和稳定性差等问题。本论文基于聚乙二醇化(PEG化)技术制备了一种兼具高灵敏性和高稳定性的无载体酶-高分子共聚物纳米颗粒,并开展其在快速检测葡萄糖中的应用研究。在制备和表征酶-高分子共聚物纳米颗粒阵列部分,研究了单甲氧基聚乙二醇醛与葡萄糖氧化酶和辣根过氧化物酶交联自组装形成酶-高分子共聚物的机理,通过沉积干燥法在玻片表面制备了具有高比表面积的共聚物纳米颗粒阵列涂层。研究表明,改变双酶含量和席夫碱反应条件可分别调控共聚物的活性和粒径大小;共聚物的活性在24 h内随席夫碱反应时间的增加而增大,最高可达游离酶活性的2.4倍,这归因于两个酶之间的距离缩短导致的中间体利用效率变高;调控制备条件可使共聚物在玻片上形成纳米颗粒阵列的表面模式。我们期望这种酶-高分子共聚物纳米颗粒阵列涂层在生物传感、临床医学和生物催化等领域有所应用。在共聚物纳米颗粒阵列应用于葡萄糖检测研究部分,作者设计了负载共聚物纳米颗粒阵列的玻璃微芯片,进行强化级联酶反应和葡萄糖检测的研究。研究表明,纳米凹凸样的表面模式增加了比表面积,使得阵列涂层的催化活性比游离酶涂层提高了3倍;阵列涂层的酸、热和储存稳定性较游离酶涂层显著提高;由于较低的传质阻力,该方法检测葡萄糖时灵敏度较高(0.0046 Abs/μM),检测限较低(LOD为1.6μM),可比色检测0.1~0.75 m M的葡萄糖,具备快速检测(30 s)真实体液含糖量(唾液、血清和尿液)的能力。该研究为提高葡萄糖检测的性能提供了一种新的途径。在共聚物纳米颗粒纸芯片用于葡萄糖快速检测研究部分,作者设计了负载共聚物纳米颗粒的圆形纤维素纸芯片,证明了颗粒可负载在纸的纤维表面上;优化检测条件以实现快速(30 s左右)比色检测0.1~3 m M的葡萄糖;该共聚物纳米颗粒纸芯片在高温和长期储存时较游离酶纸芯片表现出更稳定的检测性能,具备潜在的实际应用价值。
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