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糖尿病作为一种严重危害人类身心健康的慢性疾病,一直受到各领域科研工作者的关注。由于昂贵的检测仪器和人力成本,政府和个人每年花费数千亿人民币用于有关糖尿病诊断和治疗上。同时,为了有效地管理糖尿病和减少相关并发症的发生,糖尿病患者必须每天监测和严格控制血糖水平。因此,一个低成本、高效、快捷且准确的针对葡萄糖的视觉传感器是非常有帮助的。本文提供了一种基于量子点(quantum dots,QDs)气凝胶和葡萄糖氧化酶(glucose oxidase,GOx)的新型葡萄糖微流控传感器。这种新型传感器是一种低成本、快速的荧光微流控传感器,它能够针对糖尿病的血糖和尿糖诊断切点为使用者提供可视化定性检测葡萄糖的功能,同时又能利用仪器实现高灵敏度的定量检测葡萄糖的功能。本文的主要内容包括以下三个方面:(1)提出一种针对葡萄糖的单色荧光微流控生物传感器的设计思路与制备方法,搭建其光学检测平台,并构建该传感器对葡萄糖的检测特性。基于无掩模光刻和倒模的技术方法,制备了直流道型微流控芯片,并用冷冻干燥的技术在微流控芯片流道内构建了CdTe-GOx气凝胶。该气凝胶具有三维多孔的结构,能够提供给传感器极大的比表面积以提高检测灵敏度,也能保证GOx的活性,提高传感器稳定性。针对该传感器搭建了相应的光学检测平台,该检测平台能提供激发传感器红色荧光所需的254 nm和365nm紫外光(ultraviolet light,UV light),同时可以拍摄传感器的荧光图像并利用ImageJ软件对荧光图像灰度值进行分析。为了实现传感器能够对应人体血糖诊断切点提供可视化定性检测功能,对传感器的光学特性进行优化。实验证明,在0-13 mM葡萄糖浓度范围内,该传感器能够在5.5 min内为血糖和尿糖提供可视化定性检测和仪器定量检测,检测限为0.135 mM,所需样本量仅0.8μL。该传感器具有良好的选择性和极低的成本,在1个月内也具有良好的稳定性。(2)在该传感器中引入发出绿色荧光的碳量子点(carbon dots,CDs)以构建能够实现比率型双色比色法检测葡萄糖的微传感器,并应用于尿糖的可视化定性和仪器定量检测中。为了提高传感器的可视化检测性能,在制作传感器的过程中尝试引入发出绿色荧光的CDs作为传感器的内参,使得传感器检测葡萄糖的方法从判定单一红色光的明暗变为识别红色CdTe QDs荧光强度和绿色CDs荧光强度的比率,以消除环境中不必要的干扰。为了利用尿糖检测无创取样的优点,该传感器针对尿糖检测的切点进行了光学特性的优化,使得使用者能够根据其荧光颜色判定自身尿糖是否超标。实验证明,在0-13mM尿糖浓度范围内,传感器荧光图像的R/G值与尿糖浓度呈现良好的线性关系,检测限为2.17 mM,所需样本量仅0.8μL,且该传感器对真实样本的检测结果也与医院的检测结果相一致。该传感器具有较好的选择性和稳定性,其成本也大大低于市面上的民用血糖仪。(3)提出了一种新的微杯型传感器结构,并将其应用于尿糖的可视化定性和仪器定量检测中。为了降低使用者门槛,改进并开发了微杯型CdTe-GOx光学传感器。使用激光加工完成了传感器微杯型芯片的加工制备,实现了传感器的低成本且快速制备,并在微杯内通过冷冻干燥构建了三维多孔的CdTe-GOx气凝胶。实验基于人体尿糖切点优化传感器的光学性质,并研究了传感器的最佳操作温度。实验证明,该传感器在0-26 mM的尿糖浓度范围内,能为使用者提供可视化定性检测葡萄糖的功能,且通过仪器定量检测发现该传感器的荧光强度与尿糖浓度呈良好而线性关系,检测限为0.116 mM,样本消耗量10μL,使用该传感器所得检测结果与医院的结果相一致。该传感器具有良好的选择性与稳定性,相比微流控型传感器,其供可视化检测的区域更大,更易实现自动化进样,检测范围更高,检测限更低,且制造成本更低。