[发明专利]光子晶体水凝胶泪糖传感器

权利要求书

1.光子晶体水凝胶泪糖传感器，为利用光子晶体光衍射特性用其颜色改变来辨识泪糖改变的仪器，其特征在于，由聚苯乙烯微球(PS)(1)，聚乙烯醇水凝胶(PVA)(2)，4-羟基苯硼酸(4-BBA)(3)，硬性角膜接触镜(4)制成。

2.按权利要求1所述的光子晶体水凝胶泪糖传感器，其特征在于，所述的聚苯乙烯微球(1)，单分散的聚苯乙烯微球用乳液聚合方式制备，制备直径控制在200nm水平，具备良好的均一性。

3.按权利要求1所述的光子晶体水凝胶泪糖传感器，其特征在于，所述的聚乙烯醇水凝胶(2)，为聚乙烯醇固体溶于去离子水所得，具备凝胶特性，聚苯乙烯微球在其中均匀分布，并具备伸缩特性，聚乙烯醇可通过自身空间结构的伸缩改变聚苯乙烯微球之间的粒子间隙。

4.按权利要求1所述的光子晶体水凝胶泪糖传感器，其特征在于，所述的4-羟基苯硼酸(3)，其与葡萄糖分子发生反应，为所述传感器的启动点，其中，首先，苯硼酸在碱性溶液中发生羟基化，OH进攻B原子，硼酸发生构型转变生成四面体结构的苯硼酸阴离子；其次，四面体的苯硼酸阴离子与糖类分子结合生成五元环酯，所生成的环状酯在酸性溶液中极易水解，反应恢复到苯硼酸化合物和糖类分子，所述传感器的整个传感过程的反应是相互可逆的。

5.按权利要求1所述的光子晶体水凝胶泪糖传感器，其特征在于，所述的硬性角膜接触镜(4)，由PMMA制备而成，其基本参数为直径11.0，光度0.0，基弧7.3，该参数可根据具体情况而量身定做。

6.按权利要求1所述的光子晶体水凝胶泪糖传感器，其特征在于，所述的聚苯乙烯微球(PS)，聚乙烯醇水凝胶(PVA)和4-羟基苯硼酸(4-BBA)，以硬性角膜接触镜为依托，所述的角膜接触镜对人角膜具有良好的生物相容性。

7.权利要求1所述的光子晶体水凝胶泪糖传感器的制备方法，，其特征在于，其包括步骤：

1)通过垂直沉降法将PS微球自组装在玻璃基片和角膜接触镜表面，将硬性角膜接触镜用去离子水超声清洗，吹干，浸泡到H₂O₂5wt％溶液12h，进行亲水化处理；

2)盖玻片置浓H₂SO₄-H₂O₂溶液中6h，并分别用丙酮、乙醇和去离子水超声清洗，并吹干待用；

3)将角膜接触镜固定在盖玻片表面，并垂直贴于玻璃槽内，加入0.3％(m/m)PS微球悬浮液，在60℃的恒温箱内控制溶液匀速挥发，小球通过表面张力自组装与角膜接触镜表面；

4)称取聚乙烯醇(PVA)固体，加入二甲基亚砜(DMSO)，在N₂氛围下升温至120℃，恒温搅拌2h，将0.4g 4-醛基苯硼酸加入上述PVA溶液内，滴定HCl，反应数小时，冷却降温，并配制成10％4-BBA-PVA(w/w)的均匀溶液；

5)将上述制备的PS微球自组装角膜接触镜表面滴涂改性的PVA溶液，并放置5h，将其放入低温环境下，形成PVA物理凝胶；

6)将制备的PVA物理凝胶置于含水的烧杯中，加入10％戊二醛溶液作为交联剂，滴加浓硫酸调节pH至1，搅拌下持续4h后，取出样品冲洗终止交联，制得光子晶体水凝胶葡萄糖传感器。

8.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中，盖玻片置浓H₂SO₄-H₂O₂(7:3，V/V)溶液中6h。

9.按权利要求1或2所述的光子晶体水凝胶泪糖传感器，其特征在于，所述的聚苯乙烯微球(1)，单分散的聚苯乙烯微球通过下述方法制备，

采用单分散聚苯乙烯微球的聚合装置，

(1)将含有碳酸氢钠(NaHCO3)与去离子水经超声分散后加入烧瓶中搅拌，调节搅拌速率为300r·min-1，同时通入氮气除氧；

(2)加入表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)，升温至50℃后恒温；

(3)将提纯后的苯乙烯单体装入恒压漏斗，缓慢滴加到烧瓶中，调节搅拌速率至200r·min-1，然后升温到70℃，恒温20min；

(4)将引发剂过硫酸氨((NH4)2S2O8,APS)滴加到混合溶液中，在70℃恒定温和恒定搅拌速率条件下反应3.5h；

(5)将样品冷却到室温后出料，得稳定的单分散聚苯乙烯乳液。