针对葡萄糖的量子点气凝胶微传感器的可控制备及检测应用

论文总字数：30898字

摘 要

我国的糖尿病患者数量一直处于世界较高水平，而随着社会的进步，糖尿病患者的数量仍在逐年增长。为了帮助糖尿病患者治疗、解决糖尿病人逐渐增多的问题，检测血糖是必不可少的手段。而如今，量子点作为一种新型的优良荧光标记物出现在我们眼前，它具有稳定的光学性能、抗光漂白性以及生物相容性。本论文的目的就旨在利用量子点构建一种能够针对葡萄糖响应的量子点气凝胶微传感器，辅助糖尿病患者监测自身的血糖含量。本论文首先研究了用水相合成法制备CdTe水溶性量子点，制备的CdTe量子点具有很好的荧光特性，荧光峰窄而对称，并且随着反应时间的增加，量子点的荧光强度和峰位也会发生改变。根据量子点的荧光强度对量子点进行了优化选择，之后叙述了制作微流控芯片的工艺流程。基于以上基础，构建了针对H₂O₂响应的量子点气凝胶微传感器，并进行了一定的优化，同时针对不同浓度的H₂O₂溶液研究了该传感器的检测模型。最后将葡萄糖氧化酶引入量子点气凝胶内进一步地构建了针对葡萄糖的气凝胶微传感器，并且针对不同浓度的葡萄糖溶液进行了检测特性的研究，构建了针对葡萄糖的检测模型。

研究表明，在一定浓度范围内，建立的针对H₂O₂和葡萄糖响应的量子点气凝胶微传感器，这两者所反应的荧光强度与所用的H₂O₂浓度与葡萄糖浓度存在着线性关系。

关键词：葡萄糖；量子点；荧光；微传感器

Abstract

The number of diabetic patients in our country has been at a high level in the world, and with the progress of society, the number of patients with diabetes is still increasing year by year. In order to treat diabetes patients and prevent the increase in the number of patients with diabetes, the detection of blood sugar is an essential mean. Now, as a new type of excellent fluorescent marker, quantum dots appear in front of us. It has stable optical properties, ability of anti light bleaching and biocompatibility. The aim of this paper is to construct a kind of quantum-dot-based gas gel micro sensor which can be used to response to glucose and to help to treat patients and monitor people’s blood glucose levels. This thesis firstly studies the water phase synthesis method for preparing water-soluble CdTe quantum dots. The CdTe quantum dots are found to have good fluorescence properties, narrow and symmetric emission peak. With the increase of reaction time, quantum dots fluorescence intensity and peak also changes. According to the fluorescence intensity of quantum dots, the quantum dots were optimized. Then, the process flow of microfluidic chip was described. On the basis of the above two, we build a quantum-dots aerogel micro sensor targeting H₂O₂ , and optimize it. We find the sensor detection model by using different concentrations of H₂O₂ solution. Then, a gas gel micro sensor for glucose was constructed, and the characteristics of different concentration of glucose solution is also found.

Studies have shown that, in the established quantum dot aerogel micro sensors for H₂O₂ and glucose , there is a linear relationship between the concentration of fluorescent intensity and the concentration of solution.

Keywords: Glucose; Quantum Dots; Fluorescence; Micro Sensor

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 量子点的概述 1

1.3 量子点的合成 2

1.3.1 量子点合成的现状 2

1.3.2 有机相量子点的合成及转移 2

1.3.3 量子点的水相合成法 3

1.4 量子点光致发光机理及其应用 4

1.5 CdTe量子点的应用 6

1.6 本论文的研究目的 8

1.7 本论文的主要研究内容 9

第二章 量子点的合成 10

2.1 引言 10

2.2 水溶性CdTe量子点的合成 10

2.2.1 实验部分 10

2.2.2 实验结果分析 10

2.3 本章小结 13

第三章 微流控芯片的制作 14

3.1 引言 14

3.2 微流控芯片的制作 14

3.2.1 掩膜板的制作 14

3.2.2 微流控芯片的制作 15

3.2.3 测量流道宽度和高度 16

3.3 本章小结 16

第四章 针对H₂O₂响应的气凝胶微传感器制备及检测 17

4.1 引言 17

4.2 针对H₂O₂响应的气凝胶微传感器的制备 17

4.2.1 实验部分 17

4.2.2 实验结果分析 18

4.3 本章小结 20

第五章 针对葡萄糖响应的气凝胶微传感器制备及检测 21

5.1 引言 21

5.2 针对葡萄糖响应的气凝胶微传感器的制备 21

5.2.1 实验部分 21

5.2.2 实验结果分析 22

5.3 本章小结 23

结论 24

致谢 25

参考文献 26

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