聚（苯乙烯—丙烯酰胺）光子晶体的制备及葡萄糖的检测

论文摘要

光子晶体是指具有光子带隙特性的人造周期性电介质结构,作为一种新型的纳米结构功能材料,具有极为广阔的应用前景。光子晶体与功能性聚合物结合可形成响应性光子晶体,能对外界环境刺激做出快速响应,是一种可用于构建生化传感器的理想材料。聚苯乙烯（polystyrene,PS）微球是一类应用广泛的光子晶体制备材料,但是仅以PS微球为基体制备的光子晶体存在脆性高、功能单一、响应慢等不足。本文通过乳液聚合法制备单分散的功能性聚（苯乙烯-丙烯酰胺）（Poly（St-co-AAm））微球,利用垂直沉积法制备无裂痕的三维光子晶体;通过对微球功能化构建一种用于葡萄糖检测的pH响应性光子晶体。本文主要开展了以下两部分工作:（1）以苯乙烯为主要单体,丙烯酰胺为功能单体,采用乳液聚合法制备不同粒径的Poly（St-co-AAm）微球。验证微球的化学组成;研究乳化剂、引发剂、功能单体、搅拌速率对微球粒径的影响;探究最优自组装条件。通过扫描电镜和光纤光谱仪对制备的微球和光子晶体膜进行相关表征和检测。（2）利用所制备的Poly（St-co-AAm）微球构建了一种pH响应性光子晶体。通过将葡萄糖氧化酶（GOD）共价固载在光子晶体中,构造了一种可用于葡萄糖和GOD抑制剂检测的光子晶体传感器。当反应体系中存在葡萄糖时,GOD水解葡萄糖生成葡萄糖酸,降低体系pH,衍射波长蓝移;当反应体系中存在GOD抑制剂时,葡萄糖水解反应被抑制,衍射波长蓝移程度下降。因此,通过测量衍射峰位移可以实现对葡萄糖和GOD抑制剂的检测。由于酶反应的专一性,检测不会受到其它结构类似物的影响,在人工泪液的测试中也表现出良好的适用性。

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摘要

Abstract

第1章绪论

1.1 光子晶体

1.2 三维光子晶体简介

1.2.1 三维光子晶体的典型结构和特征

1.2.2 三维光子晶体光学特性

1.2.3 三维光子晶体的制备

1.3 三维光子晶体的应用

1.3.1 化学响应性光子晶体

1.3.2 物理响应性光子晶体

1.3.3 生物响应性光子晶体

1.4 葡萄糖检测概述

1.4.1 葡萄糖简介

1.4.2 葡萄糖检测传感器

1.5 本论文的主要研究内容

第2章聚（苯乙烯-丙烯酰胺）微球的制备

2.1 前言

2.2 实验部分

2.2.1 实验试剂、药品及仪器

2.2.2 Poly（St-co-AAm）微球制备

2.2.3 Poly（St-co-AAm）光子晶体的制备

2.2.4 表征方法

2.3 结果与讨论

2.3.1 实验条件对微球粒径影响的分析

2.3.2 Poly（St-co-AAm）微球的分析

2.3.3 光子晶体自组装条件优化

2.3.4 光子晶体的分析

2.4 本章小结

第3章 pH响应性光子晶体用于葡萄糖和葡萄糖氧化酶抑制剂的检测

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 实验试剂及药品

3.2.2 制备pH响应性光子晶体

3.2.3 光子晶体对pH的响应

3.2.4 制备葡萄糖氧化物酶功能化的三维光子晶体传感器

3.2.5 检测目标物

3.2.6 泪液的配制

3.3 结果和讨论

3.3.1 检测原理

3.3.2 可行性分析

3.3.3 实验条件优化

3.3.4 三维光子晶体对葡萄糖的检测性能研究

3.3.5 三维光子晶体对葡萄糖氧化酶抑制剂的检测

3.3.6 三维光子晶体传感器的选择性

3.3.7 三维光子晶体传感器的重复性

3.3.8 三维光子晶体检测人造泪液中的葡萄糖

3.4 本章小结

结论

参考文献

附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘苏妮

导师: 吴朝阳

关键词: 单分散微球,三维光子晶体,自组装,生化传感器,葡萄糖

来源: 湖南大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 物理学,化学

单位: 湖南大学

分类号: O734

DOI: 10.27135/d.cnki.ghudu.2019.002546

总页数: 68

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