血糖检测传感器及其制备方法和血糖的检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无机纳米材料，具体地，涉及一种血糖检测传感器及其制备方法和血 糖的检测方法。
【背景技术】
[0002] 血糖在生物研宄和疾病控制中占据着必不可少的地位，尤其是血糖的浓度。目前 已经报道了许多用光学检测葡萄糖浓度的方法，而大都是利用单荧光团发射单峰的方法对 血糖的浓度进行检测，但是这种方法容易收到仪器、环境、探针浓度等外界因素的干扰，故 而使用两个荧光峰对血糖的浓度检测势在必行，其中主要为荧光比率法，即利用两个荧光 发射峰强度的比值作为信号的输出。现有技术中一般通过利用两个荧光团去匹配光谱形成 两个荧光发射峰，但是这样的方法中需要考虑不同的两个荧光团之间的光谱匹配以及表面 共筑问题，而光谱匹配以及表面共筑问题往往是难以解决的问题，从而极大地降低了荧光 比率法在血糖检测中的应用。
[0003] 即时现有技术中有少数文献报道，存在单荧光团能够发射荧光双峰，如巯基丙酸 包裹的锰掺杂硫化锌量子点能够产生荧光双峰，这是因为，锰掺杂硫化锌量子点有两个发 射光谱带，分别是量子点表面缺陷发射（蓝带）和锰元素特征发射（红带）。但是巯基丙 酸包裹的锰掺杂硫化锌量子点抗干扰和光稳定性均较差，从而难以适用于血清中葡萄糖检 测。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种血糖检测传感器及其制备方法和该血糖检测传感器在 血糖检测中的应用，该血糖检测传感器通过荧光比率法对血糖浓度进行高效的检测，同时 检测过程中血糖检测传感器具有优异的灵敏度、抗干扰能力和稳定性。
[0005] 为了实现上述目的，本发明提供了一种血糖检测传感器，所述血糖检测传感器包 括锰掺杂的硫化锌量子点、油酸层、阳离子表面活性剂层和葡萄糖氧化酶层，所述硫化锌量 子点由内向外依次包裹有油酸层、阳离子表面活性剂层和葡萄糖氧化酶层。
[0006] 本发明也提供了一种血糖检测传感器的制备方法，所述制备方法包括：
[0007] 1)将油酸、油酸钠、乙醇和水的存在下，将可溶性锌盐、可溶性锰盐和可溶性硫化 盐进行水热反应制得一级量子点；
[0008] 2)在有机溶剂的存在以及避光条件下，将所述一级量子点与阳离子表面活性剂水 溶液进行第一接触反应制成二级量子点；
[0009] 3)在缓冲溶液的存在下，将所述二级量子点与葡萄糖氧化酶进行第二接触反应制 得上述的血糖检测传感器。
[0010] 本发明还提供了一种血糖的检测方法，所述检测方法包括：
[0011] a、将上述的血糖检测传感器或者上述的方法制备而成的血糖检测传感器溶于磷 酸盐缓冲溶液中制成溶剂；
[0012] b、将不同浓度的葡萄糖标准溶液分别置于所述溶剂中并加水定容制成待测溶液 进行接触反应，然后通过荧光光度法测定各待测溶液的荧光强度以得到两个荧光发射峰并 计算所述两个荧光发射峰的荧光强度的比率I 1;同时通过荧光光度法测定溶剂的荧光强度 以得到两个荧光发射峰并计算所述两个荧光发射峰的荧光强度的比率I tl;
[0013] c、以比率I1与比率I ^的差值为纵坐标，葡萄糖标准溶液的浓度为横坐标建立荧光 吸收光谱曲线的方程；
[0014] d、将血清溶于所述溶剂中形成待测血糖溶液，接着测定待测血糖溶液的荧光强度 以得到两个荧光发射峰并计算荧光强度的比率，根据荧光吸收光谱曲线的方程计算血清中 的血糖浓度。
[0015] 通过上述技术方案，本发明提供的血糖检测传感器的制备方法（如图1所示，图1 中ZnS:Mn QD表示锰掺杂的硫化锌量子点）具体为：首先制备油酸包裹的锰掺杂的硫化锌 量子点（即一级量子点，该一级量子点虽然具有较好的稳定性和抗干扰能力，但是，为了实 现在水相中检测葡萄糖的目的，我们做了如下的处理，一种即是现有技术中将一级量子点 通过配体交换得到巯基丙酸包裹的锰掺杂硫化锌量子点，另一种是将一级量子点通过相转 移的方式再包裹一层十六烷基三甲基溴化铵得到二级量子点。通过检测发现：巯基丙酸包 裹的锰掺杂硫化锌量子点的抗干扰能力还是不理想的，通过对比实验可以得到这样简单的 结论二级量子点的稳定性以及抗干扰能力都是优于上述巯基丙酸包裹的锰掺杂硫化锌量 子点。且由于一级量子点的油酸层的羧基直接与锰掺杂的硫化锌量子点相接触，从而使得 葡萄糖氧化酶难以包覆于油酸层上），接着在一级量子点上进行包裹阳离子表面活性剂，从 而形成了二级量子点，然后在二级量子点上继续包裹带负电荷的葡萄糖氧化酶（可与表面 带正电荷二级量子点的进行静电吸附），从而制得了目标产物即血糖检测传感器。该血糖 检测传感器与葡萄糖发生特异性反应的机理如图2所示，即血糖检测传感器表面的葡萄糖 氧化酶首先与葡萄糖发生酶解反应产生双氧水，双氧水则会渗过阳离子表面活性剂的分子 层和油酸分子层，从而到达锰掺杂的硫化锌量子点的表面，由此可知该血糖检测传感器的 油酸层和阳离子表面活性剂层均可以阻隔大分子物质对锰掺杂的硫化锌量子点的干扰，但 是油酸层和阳离子表面活性剂层中均形成了小分子通道完全能够允许小分子物质（如双 氧水和氧气）传递到锰掺杂的硫化锌量子点的表面，进而使得双氧水分别与正二价锰离子 和负二价硫离子放生氧化还原反应。这两个氧化还原反应导致该血糖检测传感器发出的荧 光具有两个荧光发射峰（波长分别为470nm和609nm，波长分别为470nm的峰是ZnS本身 的表面缺陷发射形成的峰即蓝带峰，波长分别为609nm的峰为锰元素的特征发射峰即红带 峰），随着葡萄糖浓度的增加，荧光的第一个发射峰（波长为609nm)的荧光强度的猝灭程度 很低，而第二个发射峰（波长为470nm)的荧光强度猝灭程度十分厉害，从而利用两个发射 峰的不同淬灭强度建立荧光比率法的荧光吸收光谱曲线的方程，这样只要检测出血糖的荧 光强度便可快捷地计算出血糖浓度。另外，本发明提供的血糖检测传感器具有优异的抗干 扰能力和稳定性。
[0016] 本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【附图说明】
[0017] 附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具 体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0018] 图1是本发明制备血糖检测传感器的方法的流程图；
[0019] 图2是血糖检测传感器检测血糖的机理图；
[0020] 图3是检测例1中一级量子点的放大一百万倍的扫描电镜图；
[0021] 图4是检测例1中二级量子点的放大一百万倍的扫描电镜图；
[0022] 图5是检测例1中一级量子点和二级量子点的荧光光谱谱图；
[0023] 图6是检测例2中二级量子点的Zeta电位图；
[0024] 图7是检测例2中血糖检测传感器Al电位图；
[0025] 图8是检测例2中二级量子点以及血糖检测传感器Al的荧光光谱图；
[0026] 图9是检测力3中巯基丙酸包裹的锰掺杂的硫化锌量子点对种氨基酸和蛋白质的 检测结果的统计图；
[0027] 图10是检测力3中血糖检测传感器Al对种氨基酸和蛋白质的检测结果的统计 图；
[0028] 图11是应用例1中血糖检测传感器Al对不同