Page 46 - 理化检验-化学分册2024年第十二期

12

工作简报 DOI：10. 11973/lhjy-hx230454

自组装 π 共轭聚合物微激光传感器的制备及在糖尿病

患者呼出气体中丙酮检测上的应用

郭小慧，樊滢玮
（漯河医学高等专科学校，漯河 462002）

摘 要：鉴于现有血糖检测方法多为有创测试，进行了题示研究。采用乳液-溶剂挥发法制备了聚
-
[2-甲氧基-5-（2-乙基己氧基）1,4-苯乙炔]（MEH-PPV）微球，该微球具有完美圆形边界和超光滑表面，
在330~380 nm紫外激发波长下发出均匀的红色荧光，发射峰位于601 nm和638 nm处。改变微球直

径，在泵浦功率密度160 nJ · cm −2 下用飞秒激光激发微球，发现微球有效折射率（2. 04）与MEH-PPV
聚合物的固有折射率（1. 85）比较吻合，说明激光调制是由球形回音壁腔共振引起的，有利于传感器感
应共振波长处非常微小的变化。采用自行搭建气体传感器检测不同体积分数丙酮气体，丙酮气体体积

分数在（2. 0~4. 0） ×10 −5 内与丙酮气体暴露前后激光波长变化量Δλ s （暴露前激光波长λ 0 约621 nm）
−8
呈线性关系，检出限为9. 0×10 （体积分数），且传感器对丙酮具有良好选择性；方法用于含2×10 −6
（体积分数，下同）丙酮的模拟糖尿病患者呼出气体的分析，丙酮检出量为健康人呼出气体的4. 05倍，

2×10 −6 丙酮气体的78%，说明研制的传感器可为糖尿病的无创诊断提供一种新方法。
关键词： π共轭聚合物微球；微激光传感器；丙酮；糖尿病；无创检测
中图分类号：O657. 3 文献标志码：A 文章编号：1001-4020(2024)12-1240-06

糖尿病是世界上最常见的疾病之一。据中国疾 小光谱变化进行区分。激光具有优异的单色性和非
病预防控制中心的最新数据，我国有1. 1亿糖尿病 线性等优点 [9-11] ，将激光光源应用于光学传感器，可
患者，每年因糖尿病死亡的人数约有100万。许多糖 显著提升丙酮气体检测的灵敏度和分辨率。
尿病患者必须定期进行有创血糖测试，给病患造成 本工作基于可控的乳液-溶剂挥发法制备了一
痛苦的同时还存在安全隐患。近年来，呼吸分析由 种自组装π共轭聚合物微球，微球具有超光滑的表
于其无创性和实时监测功能已成为研究医学诊断疾 面和完美的圆形边界，这种球形回音壁模式（WGM）
病的强大工具 [1-3] 。相关研究发现，丙酮主要是在肝
微激光器可在光泵浦作用下形成有效的WGM共振。
脏中通过脂质过氧化和克雷布斯循环等途径产生，
当泵浦能量超过阈值时，π共轭分子受激辐射，为激
健康人呼出丙酮的体积分数为（3. 0~9. 0） ×10 −7 ，
光光源增加了光学增益，使共振线宽明显变窄。将
而糖尿病患者呼出的丙酮量则远高于这一数值 。
[4]
该传感器暴露于微量含丙酮呼出气体时，可成功地
因此，利用呼吸分析技术对糖尿病患者进行无创诊
监测丙酮气体浓度水平的微弱变化。
断具有可能性。
目前，检测丙酮气体的常用手段包括气相色谱 1 试验部分
法和质谱法 [5-6] ，这两种方法精度较高，但是仪器昂
1. 1 仪器与试剂
贵且操作繁琐，难以用于糖尿病患者的日常呼吸监
F-7000型荧光光谱仪；Solstice Ace型飞秒激光
测。光学传感器具有价格低廉、灵敏度高和可视化
等优点，已用于丙酮气体的检测 [7-8] ，但是难以对微 器；SR193i型光栅光谱仪；S-4800型扫描电子显微
镜（SEM）；Eclipse Ti-U型倒置显微镜。

收稿日期：2023-08-09 聚[2-甲氧基-5-（2-乙基己氧基）-1，4-苯乙炔]
基金项目：漯河医学高等专科学校2020年度创新创业发展能力
（简称MEH-PPV，相对分子质量 40 000~70 000）；
提升工程科研类项目（2020-LYZKYYB025）
十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为分析纯；试验用
作者简介：郭小慧，副教授，硕士，主要从事分析化学的科研与
教学工作，lhyzgxh@sina.com 水为超纯水（电阻率不小于18 MΩ · cm）。
• 1240 •