CN110273182A - 一种三维反蛋白石聚合物光子晶体材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种三维反蛋白石聚合物光子晶体材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种三维反蛋白石聚合物光子晶体材料及其制备方法和应用，属于化学及临床葡萄糖分析测试技术领域。本发明的三维反蛋白石聚合物光子晶体材料，形成反蛋白石结构的聚合物主要由功能聚合单体和交联剂经过聚合反应制成；所述功能聚合单体为3‑丙烯酰胺基苯硼酸。本发明的三维反蛋白石光子晶体材料，光学性能良好，并且材料自身可随外界刺激作出可逆变化的光子晶体凝胶材料，具有优异的膨胀性和恢复性，且响应时间快，能够灵敏、快速、实时、高选择性地检测葡萄糖的含量，尤其可用于便捷地检测人体尿糖的高低，并具有优异的可重复利用性。

Description

一种三维反蛋白石聚合物光子晶体材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种三维反蛋白石聚合物光子晶体材料及其制备方法和应用，属于化学及临床葡萄糖分析测试技术领域。
背景技术
糖尿病已经成为危害全人类身体健康的严重疾病之一，并且逐渐表现出患病人数逐年增长和患者低龄化两大趋势。因此为了控制糖尿病带来的危害，世界各国都投入了巨大的人力和物力。对血糖含量进行实时监测是控制糖尿病的一种常用手段，但是目前通用的检测方法都需要采集血液样本，不仅给患者带来了生理的痛苦，也给他们带来的心理上的压力。因此，非入侵式的葡萄糖检测方法成为近年来的最广泛的研究热点之一。传统的非入侵式检测方法都要涉及到相关的葡萄糖氧化酶，然而这种酶的使用和保存条件极为苛刻，所以限制了其大范围推广应用。
智能高分子凝胶因其具有三维高分子网络交联结构，因而具有一定的形状和强度，并且其自身形状能随外界刺激的消失而逐渐恢复，因而具有可逆性。这是因为凝胶网络中含有亲溶剂性基团，使之可因溶剂的存在而发生膨胀而达到溶胀平衡。但是，目前高分子凝胶在化合物检测方面仍普遍存在重复性差、选择性低等一系列缺陷。苯硼酸及其衍生物是一类路易斯酸，其pKa值的范围在7.8～8.6之间。苯硼酸在水中电离以后会由疏水状态转变为亲水状态，并会表现出一种与葡糖糖等一些含有邻二醇的分子的极强的结合能力，并形成更加亲水的共价结构。这样苯硼酸就具有了检测葡萄糖的特殊响应能力。
光子晶体作为一种新兴的光学材料，因其具有特殊的周期性介电结构而表现出优异的光学性质(布拉格衍射)，同时具有鲜明亮丽的色彩，广泛的应用于各种可视化的检测传感器。聚合物反蛋白石光子晶体作为光晶的一种，不仅具有其各种光学性质，而且还具有优异的可重复利用性。因此，将苯硼酸或其具体的某种衍生物与聚合物反蛋白石结合在一起，就会为“裸眼检测”葡萄糖提供了新的、可循环利用的、便携手式的非入侵检测手段。
现有技术中，申请公布号为CN107056981A的中国发明专利公开了一种用于检测葡萄糖的光子晶体凝胶材料，包括聚丙烯酰胺-丙烯酸凝胶和包埋于所述凝胶中的光子晶体，所述凝胶直接或间接地化学接枝苯硼酸基团，所述光子晶体为二维光子晶体或三维光子晶体，该光子晶体凝胶材料能够实现对葡萄糖含量信息的检测，但由于光子晶体包埋于凝胶中，使得该光子晶体凝胶材料在检测葡萄糖时，灵敏度低、检测速度慢。
发明内容
本发明的目的是提供一种三维反蛋白石聚合物光子晶体材料，能够灵敏、快速检测葡萄糖的含量。
本发明还提供了一种采用上述三维反蛋白石聚合物光子晶体材料的制备方法及应用。
为了实现以上目的，本发明的三维反蛋白石聚合物光子晶体材料所采用的技术方案是：
一种三维反蛋白石聚合物光子晶体材料，所述聚合物主要由功能聚合单体和交联剂经过聚合反应制成；所述功能聚合单体为3-丙烯酰胺基苯硼酸。
本发明的三维反蛋白石聚合物光子晶体材料，光学性能良好，并且材料自身可随外界刺激作出可逆变化的光子晶体凝胶材料，具有优异的膨胀性和恢复性，且响应时间快，能够灵敏、快速、实时、高选择性地检测葡萄糖的含量，尤其可用于便捷地检测人体尿糖的高低，并具有优异的可重复利用性。
所述聚合物是指形成反蛋白石结构的聚合物。
所述交联剂为二甲基丙烯酸乙二醇酯。采用二甲基丙烯酸乙二醇酯作为交联剂制备的聚合物反蛋白石光子晶体更能较好的保留二氧化硅蛋白石模板的周期性结构，并且反蛋白石柔韧性也较好。
本发明的三维反蛋白石聚合物光子晶体材料的制备方法所采用的技术方案为：
一种三维反蛋白石聚合物光子晶体材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将功能聚合单体、交联剂、引发剂和溶剂混匀，得到预聚液；所述功能聚合单体为3-丙烯酰胺基苯硼酸；
2)将预聚液涂在三维蛋白石光子晶体模板上使预聚液渗入三维蛋白石光子晶体模板中，进行聚合反应，聚合反应结束后去除三维蛋白石光子晶体模板，即得。
本发明的三维反蛋白石聚合物光子晶体材料的制备方法，工艺简单，能够实现三维反蛋白石聚合物光子晶体材料的快速制备，并且有利于苯硼酸基团在材料中的均匀分布，使得用于检测葡萄糖时响应时间更短、重复性更好、测试结果更加准确。
本发明的三维反蛋白石聚合物光子晶体材料的制备方法，直接将3-丙烯酰胺基苯硼酸作为功能聚合单体进行聚合，与现有技术中先将丙烯酸和丙烯酰胺聚合，然后再接枝苯硼酸基团的方法相比较，具有操作简便，价格低廉的优势。
优选的，所述交联剂为二甲基丙烯酸乙二醇酯。
优选的，所述引发剂为偶氮二异丁腈。
优选的，所述混匀是将功能聚合单体、交联剂、引发剂和溶剂混合后，进行超声处理使混合均匀。超声处理的时间为3～8min。
优选的，在将功能聚合单体、交联剂、引发剂和溶剂混匀后，进行除氧，得到预聚液。所述除氧为在混合体系中通入氮气保持20～40min。
优选的，所述三维蛋白石光子晶体模板为三维SiO2蛋白石光子晶体模板。
优选的，去除三维蛋白石光子晶体模板是采用氢氟酸进行刻蚀；所述三维蛋白石光子晶体模板为三维SiO2蛋白石光子晶体模板。所述氢氟酸的中HF的质量分数为3～8％。
优选的，上述制备方法还包括将去除三维蛋白石晶体模板后所得材料进行洗涤。洗涤以水为清洗剂。优选的，洗涤以超纯水为清洗剂。洗涤的次数为4～6次。
优选的，所述三维SiO2蛋白石光子晶体模板采用包括如下步骤的方法制得：对玻璃片进行羟基化处理，然后垂直插入SiO2球悬浊液中，在30～40℃恒温40～80h。恒温过程中，随着溶剂的挥发，单分散的SiO2球就会依靠毛细作用力慢慢地自发组装于玻璃片上，这样就得到的三维SiO2蛋白石光子晶体模板。玻璃片垂直插入SiO2球悬浊液中时，悬浊液大致浸没玻璃片2/3处即可。
所述羟基化处理是将玻璃片放入食人鱼溶液中进行浸泡。所述浸泡的温度为100～150℃。所述浸泡的时间为1～3h。将玻璃片放入食人鱼溶液中进行浸泡后，还要对玻璃片进行清洗。所述食人鱼溶液是将浓硫酸和双氧水进行混合得到。浓硫酸和双氧水的体积比为7:3。浓硫酸的质量分数为98％。双氧水的质量分数为30％。
在对玻璃片进行羟基化处理前，还要对玻璃片进行清洗。玻璃片可以根据需要进行裁切。如可对市售载玻片进行裁切，制成25×15mm的玻璃片。
所述SiO2球悬浊液中，SiO2的体积分数为0.4～0.6％。
所述的SiO2粒径为200～260nm。
优选的，所述溶剂为甲醇。
优选的，功能聚合单体和交联剂的摩尔比为320～480:80。
优选的，功能聚合单体和溶剂的摩尔比为320～480:20～30。
优选的，功能聚合单体和引发剂的摩尔比为320～480:0.1～0.15。
预聚液渗入三维蛋白石光子晶体模板中，使用紫外灯照射引发聚合反应。聚合反应过程中持续采用紫外灯进行照射。所述聚合反应的时间为4～6h。
将预聚液涂在三维蛋白石光子晶体模板上是将预聚液滴涂在三维SiO2蛋白石光子晶体模板上至三维SiO2蛋白石光子晶体模板变成透明无色，然后盖上经过羟基化处理的玻璃片形成三明治结构。刻蚀过程中无需刻蚀去除玻璃片，二氧化硅球被刻蚀掉以后，玻璃片与反蛋白石光子晶体会自然分离。所述滴涂为滴加。
本发明的三维反蛋白石聚合物光子晶体的制备方法，还包括将制得三维反蛋白石聚合物光子晶体置于缓冲溶液中进行保存。所述缓冲溶液的pH为7.5～9。苯硼酸在pH<7.5或者pH>9的溶液中对葡萄糖的敏感性会降低。
进一步优选的，所述缓冲溶液的pH为8～9。
优选的，所述缓冲溶液为2-环己胺基乙磺酸缓冲溶液。2-环己胺基乙磺酸缓冲溶液可以提供pH值为8～9的稳定的碱性溶液，该pH范围正好满足苯硼酸基团的活性范围。
所述2-环己胺基乙磺酸缓冲溶液是将2-环己胺基乙磺酸溶于水后，用碱调整pH后得到的。所述碱为氢氧化钠。
优选的，所述2-环己胺基乙磺酸缓冲溶液的制备方法包括以下步骤：将每1g 2-环己胺基乙磺酸采用25～40mL水进行溶解的比例将2-环己胺基乙磺酸溶于水中，然后加入碱溶液调整pH，即得。
优选的，所述碱溶液为氢氧化钠溶液。所述氢氧化钠溶液的浓度为0.7～1.5mol/L。
本发明的三维反蛋白石聚合物光子晶体材料在检测葡萄糖方面的应用所采用的技术方案为：
一种上述三维反蛋白石聚合物光子晶体材料在检测葡萄糖方面的应用。
上述三维反蛋白石聚合物光子晶体材料在检测葡萄糖方面的应用，包括以下步骤：将所述的三维反蛋白石聚合物光子晶体材料置于pH为7.5～9的待测液体中，待三维反蛋白石聚合物光子晶体材料显色稳定后取出，记录图像，获取颜色信息，根据颜色信息得到待测液体中葡萄糖的浓度。
对于pH不为7.5～9的待测液体，需要在检测前，将其pH调整为7.5～9。对于待测液体pH的调整可以采用缓冲溶液进行。优选的，调整pH时采用的缓冲溶液为2-环己胺基乙磺酸缓冲溶液。
本发明的三维反蛋白石聚合物光子晶体材料在检测葡萄糖方面应用时，较短时间内三维反蛋白石聚合物光子晶体就能达到显色稳定，大大缩短了三维反蛋白石聚合物光子晶体材料在检测葡萄糖时的时间。
本发明的三维反蛋白石聚合物光子晶体材料在检测葡萄糖方面应用时，可以进行重复使用，重复使用次数可达10次以上。为了恢复三维反蛋白石聚合物光子晶体材料的检测功能，将其在pH为7.5～9的缓冲溶液中进行浸泡。优选的，将三维反蛋白石聚合物光子晶体材料在缓冲溶液中浸泡的时间为20～40s。
优选的，所述待测液体的pH为8～9。
优选的，所述缓冲溶液为2-环己胺基乙磺酸缓冲溶液。2-环己胺基乙磺酸缓冲溶液可以提供pH值为8～9的稳定的碱性溶液，该pH范围正好满足苯硼酸基团的活性范围。
所述2-环己胺基乙磺酸缓冲溶液是将2-环己胺基乙磺酸溶于水后，用碱调整pH后得到的。所述碱为氢氧化钠。
优选的，所述2-环己胺基乙磺酸缓冲溶液的制备方法包括以下步骤：将每1g 2-环己胺基乙磺酸采用25～40mL水进行溶解的比例将2-环己胺基乙磺酸溶于水中，然后加入碱溶液调整pH，即得。
优选的，所述碱溶液为氢氧化钠溶液。所述氢氧化钠溶液的浓度为0.7～1.5mol/L。
附图说明
图1为实施例1中制得的三维SiO2蛋白石光子晶体模板的SEM图，其中a为顶视图，b为断面图；
图2为实施例1中制得的三维SiO2蛋白石光子晶体模板的布拉格衍射图谱；
图3为实施例1中制得的三维反蛋白石聚合物光子晶体材料的SEM图，其中a为顶视图，b为断面图；
图4为实施例1中的制得的三维反蛋白石聚合物光子晶体材料的布拉格衍射图谱；
图5为实施例1中制得的三维反蛋白石聚合物光子晶体材料的颜色和衍射峰随葡萄糖浓度的变化；
图6为实施例1中制得的三维反蛋白石聚合物光子晶体材料在葡萄糖检测中的可重复利用性测试。
具体实施方式
以下结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的说明。
具体实施方式中所采用的浓硫酸的质量浓度为98％，双氧水的质量浓度为30％；所采用的缓冲溶液采用包括如下步骤的方法进行配制：取1.6g 2-环己胺基乙磺酸溶于50mL超纯水中，再使用氢氧化钠溶液滴定，制成pH值为8～9的2-环己胺基乙磺酸缓冲溶液，即得；所采用的氢氧化钠溶液浓度为1mol/L。
实施例1
本实施例的三维反蛋白石聚合物光子晶体材料，形成反蛋白石结构的聚合物主要由功能聚合单体和交联剂经过聚合反应制成；所采用的功能聚合单体为3-丙酰胺氨基苯硼酸；所采用的交联剂为二甲基丙烯酸乙二醇酯。
本实施例的三维反蛋白石聚合物光子晶体材料的制备方法，包括以下步骤：
1)制备三维SiO2蛋白石光子晶体模板
a)将事先准备好的尺寸在25×15mm的玻璃片、5mL的烧杯A置于200mL的超纯水中超声处理20min，取出；
b)按照浓硫酸和双氧水的体积比为7:3的比例，在200mL的烧杯B中加入浓硫酸和双氧水，得到食人鱼溶液，将超声处理后的玻璃片和烧杯A放入食人鱼溶液中在120℃浸泡2h，取出，用超纯水洗涤5次，得到预处理玻璃片；
c)取体积分数为0.5％的SiO2球悬浊液3.5mL加入5mL的烧杯A中，将预处理玻璃片垂直插入烧杯A中的SiO2球悬浊液中，在33℃恒温48h，制得三维SiO2蛋白石光子晶体模板(三维SiO2蛋白石光子晶体模板的SEM图见图1，布拉格衍射图谱见图2)；SiO2球的粒径为230nm；
2)配制预聚液
将功能聚合单体、交联剂、引发剂和溶剂按照480:80:0.12:25的摩尔比例混合，超声处理5min混匀，然后通入高纯氮气除氧30min，得到预聚液，密封待用；所采用的功能聚合单体为3-丙烯酰胺基苯硼酸，交联剂为二甲基丙烯酸乙二醇酯，引发剂为偶氮二异丁腈，溶剂为甲醇；
3)用移液枪取35μL预聚液滴加到三维SiO2蛋白石光子晶体模板上，待模板变成透明无色时，盖上一片预处理玻璃片形成一种玻璃-凝胶混合物-玻璃的三明治结构，然后在365nm紫外光照条件下聚合4h；聚合完全后，取质量分数为5％的氢氟酸刻蚀除去三维SiO2蛋白石光子晶体模板，然后用超纯水洗涤5次，然后浸入pH为8.5的缓冲溶液中，即得。
本实施例的三维反蛋白石聚合物光子晶体材料的SEM图和衍射图谱分别见图3和图4，由图3可以看出，二氧化硅模板已被完全刻蚀掉，有序的聚合物骨架保存完整，内部空气核心成面心立方紧密堆积，较好地继承了二氧化硅模板的周期性结构。由图4可知反蛋白石聚合物光子晶体的布拉格衍射峰在540nm处，衍射峰强度较大，半峰宽较窄，表明其具有良好的光学性能。
本实施例的三维反蛋白石聚合物光子晶体材料在检测葡萄糖方面的应用，包括以下步骤：
1)室温下，分别在pH为8的缓冲溶液中加入不同量的葡萄糖进行溶解，配制不同浓度的葡萄糖溶液(浓度分别为0mmol/L、1mmol/L、3mmol/L、5mmol/L、7mmol/L、9mmol/L)作为标准工作液，将本实施例的三维反蛋白石聚合物光子晶体置于不同浓度的标准工作液中，浸泡5min三维反蛋白石聚合物光子晶体即达到溶胀平衡并显色稳定，取出；
2)使用光纤光谱仪检测、记录各浓度葡萄糖溶液中取出后的三维反蛋白石聚合物光子晶体材料的布拉格衍射光谱，信号采集时光纤探头与样品成90°角，并用照相机记录颜色，照相机记录颜色信息时，镜头与样品成90°角；三维反蛋白石聚合物光子晶体材料的颜色和布拉格衍射峰随葡萄糖浓度的变化见图5；
3)将步骤2)完成后的三维反蛋白石聚合物光子晶体材料置于pH为8.5的缓冲溶液中浸泡30s，恢复三维反蛋白石聚合物光子晶体材料的检测功能；
4)用缓冲溶液调整待测溶液的pH为8.5，将恢复检测功能的三维反蛋白石聚合物光子晶体材料置于调整pH后的待测溶液中浸泡5min，即达到溶胀平衡并显色稳定，取出，使用光纤光谱仪检测、记录其布拉格衍射光谱，并用照相机记录颜色变化，用肉眼对相机记录的衍射峰处的颜色与不同浓度标准工作液在衍射峰处的颜色(见图5)进行对比，可裸眼半定量获得待测液体中葡萄糖的浓度或浓度范围；光纤光谱仪检测记录条件以及照相机的拍照条件与步骤2)相同。
实施例2
本实施例的三维反蛋白石聚合物光子晶体材料，形成反蛋白石结构的聚合物主要由功能聚合单体和交联剂经过聚合反应制成；所采用的功能聚合单体为3-丙烯酰胺基苯硼酸，交联剂为二甲基丙烯酸乙二醇酯。
本实施例的三维反蛋白石聚合物光子晶体材料的制备方法，包括以下步骤：
1)制备三维SiO2蛋白石光子晶体模板
a)将事先准备好的尺寸在25×15mm的玻璃片、5mL的烧杯A置于200mL的超纯水中超声处理20min，取出；
b)按照浓硫酸和双氧水的体积比为7:3的比例，在200mL的烧杯B中加入浓硫酸和双氧水，得到食人鱼溶液，将超声处理后的玻璃片和烧杯A放入食人鱼溶液中在120℃浸泡2h，取出，用超纯水洗涤5次，得到预处理玻璃片；
c)取体积分数为0.5％的SiO2球悬浊液3.5mL加入5mL的烧杯A中，将预处理玻璃片垂直插入烧杯A中的SiO2球悬浊液中，在32℃恒温72h，制得三维SiO2蛋白石光子晶体模板；SiO2球的粒径为230nm；
2)配制预聚液
将功能聚合单体、交联剂、引发剂和溶剂按照320:80:0.12:25的摩尔比例混合，超声处理5min混匀，然后通入高纯氮气除氧30min，得到预聚液，密封待用；所采用的功能聚合单体为3-丙烯酰胺基苯硼酸，交联剂为二甲基丙烯酸乙二醇酯，引发剂为偶氮二异丁腈，溶剂为甲醇；
3)用移液枪取35μL预聚液滴加到三维SiO2蛋白石光子晶体模板上，待模板变成透明无色时，盖上一片预处理玻璃片形成一种玻璃-凝胶混合物-玻璃的三明治结构，然后在365nm紫外光照条件下聚合6h；聚合完全后，取质量分数为5％的氢氟酸刻蚀除去三维SiO2蛋白石光子晶体模板，然后用超纯水洗涤5次，然后浸入pH为8.5的缓冲溶液中，即得。
本实施例的三维反蛋白石聚合物光子晶体材料在检测葡萄糖方面的应用，包括以下步骤：
1)室温下，分别在pH为8的缓冲溶液中加入不同量的葡萄糖进行溶解，配制不同浓度的葡萄糖溶液(浓度分别为0mmol/L、1mmol/L、3mmol/L、5mmol/L、7mmol/L、9mmol/L)作为标准工作液，将本实施例的三维反蛋白石聚合物光子晶体置于不同浓度的标准工作液中，浸泡5min三维反蛋白石聚合物光子晶体即达到溶胀平衡并显色稳定，取出；
2)使用光纤光谱仪检测、记录取出后的三维反蛋白石聚合物光子晶体材料的布拉格衍射光谱，并用照相机记录颜色变化，获得不同浓度标准工作液在衍射峰处的颜色；
3)将步骤2)完成后的三维反蛋白石聚合物光子晶体材料置于pH为8.5的缓冲溶液中浸泡30s，恢复三维反蛋白石聚合物光子晶体材料的检测功能；
4)用缓冲溶液调整待测溶液的pH为8.5，将恢复检测功能的三维反蛋白石聚合物光子晶体材料置于调整pH后的待测溶液中浸泡5min，即达到溶胀平衡并显色稳定，取出，使用光纤光谱仪检测、记录其布拉格衍射光谱，并用照相机记录衍射峰处的颜色，用肉眼对相机记录的衍射峰处的颜色与不同浓度标准工作液在衍射峰处的颜色进行对比，可获得待测液体中葡萄糖的浓度或浓度范围；光纤光谱仪检测记录条件以及照相机的拍照条件与步骤2)相同。
实施例3
本实施例的三维反蛋白石聚合物光子晶体材料，形成反蛋白石结构的聚合物主要由功能聚合单体和交联剂经过聚合反应制成；所采用的功能聚合单体为3-丙烯酰胺基苯硼酸，交联剂为二甲基丙烯酸乙二醇酯。
本实施例的三维反蛋白石聚合物光子晶体材料的制备方法，包括以下步骤：
1)制备三维SiO2蛋白石光子晶体模板
a)将事先准备好的尺寸在25×15mm的玻璃片、5mL的烧杯A置于200mL的超纯水中超声处理20min，取出；
b)按照浓硫酸和双氧水的体积比为7:3的比例，在200mL的烧杯B中加入浓硫酸和双氧水，得到食人鱼溶液，将超声处理后的玻璃片和烧杯A放入食人鱼溶液中在150℃浸泡1h，取出，用超纯水洗涤4次，得到预处理玻璃片；
c)取体积分数为0.6％的SiO2球悬浊液3.5mL加入5mL的烧杯A中，将预处理玻璃片垂直插入烧杯A中的SiO2球悬浊液中，在30℃恒温80h，制得三维SiO2蛋白石光子晶体模板；SiO2球的粒径为260nm；
2)配制预聚液
将功能聚合单体、交联剂、引发剂和溶剂按照400:80:0.1:20的摩尔比例混合，超声处理4min混匀，然后通入高纯氮气除氧20min，得到预聚液，密封待用；所采用的功能聚合单体为3-丙烯酰胺基苯硼酸，交联剂为二甲基丙烯酸乙二醇酯，引发剂为偶氮二异丁腈，溶剂为甲醇；
3)用移液枪取35μL预聚液滴加到三维SiO2蛋白石光子晶体模板上，待模板变成透明无色时，盖上一片预处理玻璃片形成一种玻璃-凝胶混合物-玻璃的三明治结构，然后在365nm紫外光照条件下聚合5h；聚合完全后，取质量分数为3％的氢氟酸刻蚀除去三维SiO2蛋白石光子晶体模板，然后用超纯水洗涤5次，然后浸入pH为9的缓冲溶液中，即得。
实施例4
本实施例的三维反蛋白石聚合物光子晶体材料，形成反蛋白石解耦富的聚合物主要由功能聚合单体和价廉及经过聚合反应制成；所采用的功能性聚合单体为3-丙烯酰胺基苯硼酸；交联剂为二甲基丙烯酸乙二醇酯。
本实施例的三维反蛋白石聚合物光子晶体材料的制备方法，包括以下步骤：
1)制备三维SiO2蛋白石光子晶体模板
a)将事先准备好的尺寸在25×15mm的玻璃片、5mL的烧杯A置于200mL的超纯水中超声处理20min，取出；
b)按照浓硫酸和双氧水的体积比为7:3的比例，在200mL的烧杯B中加入浓硫酸和双氧水，得到食人鱼溶液，将超声处理后的玻璃片和烧杯A放入食人鱼溶液中在100℃浸泡3h，取出，用超纯水洗涤6次，得到预处理玻璃片；
c)取体积分数为0.4％的SiO2球悬浊液3.5mL加入5mL的烧杯A中，将预处理玻璃片垂直插入烧杯A中的SiO2球悬浊液中，在40℃恒温40h，制得三维SiO2蛋白石光子晶体模板；SiO2球的粒径为200nm；
2)配制预聚液
将功能聚合单体、交联剂、引发剂和溶剂按照480:80:0.15:30的摩尔比例混合，超声处理8min混匀，然后通入高纯氮气除氧40min，得到预聚液，密封待用；所采用的功能聚合单体为3-丙烯酰胺基苯硼酸，交联剂为二甲基丙烯酸乙二醇酯，引发剂为偶氮二异丁腈，溶剂为甲醇；
3)用移液枪取35μL预聚液滴加到三维SiO2蛋白石光子晶体模板上，待模板变成透明无色时，盖上一片预处理玻璃片形成一种玻璃-凝胶混合物-玻璃的三明治结构，然后在365nm紫外光照条件下聚合4h；聚合完全后，取质量分数为8％的氢氟酸刻蚀除去三维SiO2蛋白石光子晶体模板，然后用超纯水洗涤5次，然后浸入pH为8的缓冲溶液中，即得。
实验例
本实验例是对实施例1的三维反蛋白石聚合物光子晶体材料的可重复性测定，测定方法包括以下步骤：
1)室温下，在pH为8.5的缓冲溶液中加入葡萄糖溶剂，然后制得葡萄糖浓度为9mmol/L的葡萄糖溶液；
2)将实施例1中制得的三维反蛋白石聚合物光子晶体材料置于葡萄糖溶液中浸泡5min三维反蛋白石聚合物光子晶体材料即达到溶胀平衡并显色稳定，取出；使用光纤光谱仪检测、记录取出后的三维反蛋白石聚合物光子晶体材料的布拉格衍射光谱，获取最大衍射峰红移值；
3)将步骤2)完成后的三维反蛋白石聚合物光子晶体材料置于pH为8.5的缓冲溶液中浸泡30s，恢复三维反蛋白石聚合物光子晶体材料的检测功能；
4)重复步骤2)、步骤3)10次。
重复性测定的结果如图6所示；由图6可知，在经历多次循环后，实施例1的三维反蛋白石聚合物光子晶体材料的敏感度没有明显下降，说明多次循环之后，其仍具有较强的识别葡萄糖的能力。

Claims (10)

1.一种三维反蛋白石聚合物光子晶体材料，其特征在于：所述聚合物主要由功能聚合单体和交联剂经过聚合反应制成；所述功能聚合单体为3-丙烯酰胺基苯硼酸。
2.根据权利要求1所述的三维反蛋白石聚合物光子晶体材料，其特征在于：所述交联剂为二甲基丙烯酸乙二醇酯。
3.一种三维反蛋白石聚合物光子晶体材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将功能聚合单体、交联剂、引发剂和溶剂混匀，得到预聚液；所述功能聚合单体为3-丙烯酰胺基苯硼酸；
2)将预聚液涂在三维蛋白石光子晶体模板上使预聚液渗入三维蛋白石光子晶体模板中，进行聚合反应，聚合反应结束后去除三维蛋白石光子晶体模板，即得。
4.根据权利要求3所述的三维反蛋白石聚合物光子晶体材料的制备方法，其特征在于：所述交联剂为二甲基丙烯酸乙二醇酯。
5.根据权利要求3所述的三维反蛋白石聚合物光子晶体材料的制备方法，其特征在于：所述三维蛋白石光子晶体模板为三维SiO2蛋白石光子晶体模板。
6.根据权利要求5所述的三维反蛋白石聚合物光子晶体材料的制备方法，其特征在于：去除三维蛋白石光子晶体模板是采用氢氟酸进行刻蚀。
7.根据权利要求5或6所述的三维反蛋白石聚合物光子晶体材料的制备方法，其特征在于：所述三维SiO2蛋白石光子晶体模板采用包括如下步骤的方法制得：对玻璃片进行羟基化处理，然后垂直插入SiO2球悬浊液中，在30～40℃恒温40～80h。
8.根据权利要求7所述的三维反蛋白石聚合物光子晶体材料的制备方法，其特征在于：将预聚液涂在三维蛋白石光子晶体模板上是将预聚液滴涂在三维SiO2蛋白石光子晶体模板上至三维SiO2蛋白石光子晶体模板变成透明无色，然后盖上经过羟基化处理的玻璃片形成三明治结构。
9.一种如权利要求1所述的三维反蛋白石聚合物光子晶体材料在检测葡萄糖方面的应用。
10.根据权利要求9所述的三维反蛋白石聚合物光子晶体材料在检测葡萄糖方面的应用，其特征在于：包括以下步骤：将所述的三维反蛋白石聚合物光子晶体材料置于pH为7.5～9的待测液体中，待三维反蛋白石聚合物光子晶体材料显色稳定后取出，记录图像，获取颜色信息，根据颜色信息得到待测液体中葡萄糖的浓度。
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