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糖尿病是一种严重威胁人类生命和健康的非传染性疾病,且其危害主要在于并发症的发生:如肾衰,心衰,视力下降等。因此研发具有快速、便捷、无创且能实时监测血糖的检测技术,对于糖尿病的防控及糖尿病患者的健康管理具有重要的意义。唾液具有安全、方便、实时采集等优点,且唾液中葡萄糖含量与血液中的葡萄糖含量高度相关,因此唾液中的葡萄糖是理想的无创血糖监测指标。然而,唾液中葡萄糖的浓度仅为血糖浓度的1/10-1/100,如此低的浓度需要高灵敏度的葡萄糖生物传感器。此外,唾液中含有大量的蛋白质,如粘蛋白、白蛋白、球蛋白及酶等,这些蛋白会非特异性吸附到生物传感器表面,导致其灵敏度、稳定性和准确度降低。鉴于此,本文旨在采用石英晶体微天平（QCM）传感技术和基于试纸条比色法实现对唾液中葡萄糖含量的灵敏和准确监测,从而真正意义上实现血糖的无创监测。本文主要研究内容及研究成果包括以下几个方面:（1）高灵敏度杂化水凝胶膜的制备及其性能研究QCM生物传感器的传感材料-硼酸功能化水凝胶膜,因其差的粘弹性导致QCM传感器不稳定、灵敏度低,限制了在唾液葡萄糖检测中的应用。通过在氧化石墨烯中引入硼酸和双键,进一步将硼酸功能化的石墨烯与葡萄糖敏感单体（3-丙烯酰胺基苯硼酸（3-APBA））采用共聚合的方法制备杂化水凝胶。通过FT-IR、拉曼、SEM测试手段证明了石墨烯成功修饰到水凝胶基质中,进一步通过DMA、水接触角验证了石墨烯的引入有利于增强硼酸功能化水凝胶的粘弹性及亲疏水性。研究发现杂化水凝胶膜具有1 mg/L的检测限,在120 min内QCM的频率波动较基频而言仅有百万分之0.5,显示优异的稳定性。这主要归因于:硼酸功能化的石墨烯不仅能提供更多的反应位点,而且能改善水凝胶的粘弹性,稳定水凝胶内的水分子。（2）互穿聚合物网络抗污水凝胶薄膜的制备及性能研究针对因蛋白质等杂质的非特异性吸附而导致生物传感器准确性、灵敏度降低的问题。首先,通过原子转移自由基聚合（ATRP）方法生长两性离子聚合物刷（磺酸甜菜碱聚合物:poly SBMA）;其次,进一步将葡萄糖敏感单体渗透入聚合物刷基质中,采用紫外固化法制备了抗污、葡萄糖敏感双功能化的互穿聚合物网络（IPN）水凝胶膜。由于IPN水凝胶膜中的两性离子聚合物刷与葡萄糖灵敏水凝胶具有优异的相互缠结作用,能够在水凝胶膜基质内提供稳定的水合层,赋予其优异的抗污性能和葡萄糖灵敏度,解决目前传统的抗污涂层因空间位阻导致葡萄糖生物传感器灵敏度低的关键科学问题。研究发现IPN水凝胶膜较硼酸功能化水凝胶膜而言,葡萄糖灵敏度提高了近2倍,对粘蛋白的吸附可降低88%。此外,IPN水凝胶膜在稀释的唾液中能够实现低浓度唾液葡萄糖的动态监测。（3）具有夹心结构抗污水凝胶薄膜的制备及性能研究然而,在使用IPN膜监测唾液葡萄糖前,需要对唾液进行繁琐、耗时且昂贵的前处理（如:固相萃取,100℃加热30 min,PVDF膜过滤,离子交换树脂处理）去除蛋白污染物,这限制了它在低浓度唾液葡萄糖监测中的实际应用。通过ATRP法在IPN水凝胶膜表面生长两性离子聚合物刷,制备具有夹心结构的抗污水凝胶膜（HSA）。由于HSA基底和表面的两性离子聚合物刷的协同抗蛋白作用,为HSA提供了合适的物理屏障（～28nm）和稳定的水合层,从而提高了HSA的葡萄糖灵敏度和防污能力,使HSA具有优异的抗污染性能。研究发现较IPN膜而言,HSA的葡萄糖灵敏度提高了130%,在10%的唾液中对蛋白等杂质的非特异性吸附降低了90%。此外,无需对唾液进行复杂的前处理,HSA即可满足典型的唾液葡萄糖水平（0-50 mg/L）的检测需求。（4）GOx＆HRP@Cu3（PO4）2杂化纳米花在试纸上的原位制备及性能研究试纸条负载的自由酶具有活性低、负载量低等缺点,无法满足低浓度的唾液葡萄糖监测需求。通过将whatman 3#试纸条浸渍到包含无机硫酸铜、葡萄糖氧化酶（GOx）和辣根过氧化物酶（HRP）的PBS缓冲溶液中,在试纸条上原位制备有机-无机纳米花催化剂（HNF）,并进一步通过明胶在试纸条上固定显色剂（TMB）和抗污剂（BSA,PEG）。由于较小尺寸的晶核与润湿的试纸条具有紧密的相互作用,有利于提高HNF在试纸条上的负载量。研究发现HNF负载的试纸条具有快的传感时间（60 s）,较自由酶负载的试纸条传感时间（480 s）提高了8倍,且肉眼可见的颜色变化显示葡萄糖的检出限为10 mg/L。较明胶载体而言,DFT理论显示HNF中的磷酸铜（Cu3（PO4）2）对过氧化氢（H2O2）和蛋白具有高的吸附能,揭示了纳米花具有优异的活性和稳定性的机理。此外,通过对5例糖尿病临床样本检测,该方法的检测结果与商业化的离子色谱的检测结果具有良好的一致性（相关系数R~2=0.986）。（5）结论本论文的工作主要分为两部分:第一部分是对硼酸功能化水凝胶进行改性,分别制备了高灵敏度的杂化水凝胶膜,IPN抗污水凝胶膜,具有夹心结构的抗污水凝胶膜。第二部分对酶进行改性研究,在试纸条上原位制备了有机-无机杂化纳米花。两部分工作的主要目标主要是赋予糖敏材料丰富的反应位点、稳定水合层,以及提高酶的负载量,期望能实现在复杂的生理环境中对待测分析物的灵敏、准确检测。以上制备的基于QCM和试纸条生物传感器均实现了在真实唾液中对葡萄糖分子的灵敏、准确检测。