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。
論文鏈接:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S092540051831075X
https://authors.elsevier.com/a/1X8mr_L2eewhaZ (免費下載,7月21日之前有效)
- 中山大學吳丁財/黃榕康/鄭冰娜/王輝團隊 Adv. Mater.:具有長駐留性的可注射多孔炭納米酶水凝膠實現腫瘤的協同治療 2025-07-04
- 重醫大毛翔團隊、哈工大賀良燦團隊 Small 綜述:復合水凝膠的創新與應用-從聚合物體系到摻金屬離子和功能性納米材料增強型結構 2025-07-04
- 山大周傳健教授、濟大趙松方/關瑞芳教授 AFM: 聚合誘導微相分離和多尺度靜電相互作用協同構建高強韌、高有機硅含量的有機硅水凝膠 2025-07-03
- 南方科技大學郭傳飛教授團隊 Matter:柔性傳感器界面再突破 - 超細微柱賦能強韌粘接與高靈敏感知 2025-07-01
- 西華師范大學劉琦課題組 CEJ:無引發劑太陽能光聚合制備高性能、寬環境適應性和可回收水凝膠傳感器 2025-06-26
- 澳門大學周冰樸團隊 ACS Nano:基于具軸向拉伸磁化傳感器的表面粘附仿生傳感 2025-06-24