Page 50 - 理化检验-化学分册2024年第十二期

郭小慧，等：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

图 8 微激光传感器对不同体积分数丙酮的响应（插图为对低体积分数丙酮的响应）以及对不同体积分数丙酮蒸气的瞬时响应
Fig. 8 Response of microlaser sensor to different volume fractions of acetone (illustration showing the response to low volume fractions of
acetone) and instantaneous response to different volume fractions of acetone vapor
时间为3. 5 s，恢复时间为5. 4 s），这可能与微激光
传感器具有小的直径和大的比表面积有关。
为了排除其他气体对丙酮测定的影响，采用微
激光传感器检测了同体积分数（1. 00×10 −4 ）的丙
酮、乙醇、甲醇、氨、乙二醇、甲苯和甲醛，结果如图9
所示。

图 10 微激光传感器对健康人呼出气体、丙酮气体以及模拟糖尿病
患者呼出气体的响应
Fig. 10 Response of microlaser sensor to exhaled gas of healthy
people, acetone gas and exhaled gas of simulated
diabetes patients
者呼出气体的响应是体积分数为2×10 −6 的丙酮气
体的78%，是健康人呼出气体的4. 05倍，说明所制
图 9 微激光传感器对含不同化合物的气体的响应 丙酮气体传感器在糖尿病诊断中具有巨大的应用
Fig. 9 Response of microlaser sensor to gases containing 潜力。
different compounds
本工作通过可控的乳液-溶剂挥发法制备了基
由图9可知，加入丙酮、乙醇、甲醇、氨、乙二醇、 于π共轭聚合物的高品质因子WGM微激光器，强倏
甲苯、甲醛后，Δλ s 分别为7. 09，1. 26，1. 35，0. 98， 逝场下621 nm附近出射波长受丙酮气体浓度水平的
1. 53，1. 02，1. 69 nm，说明研制的传感器对丙酮具 −4
影响，当丙酮气体的体积分数从0增大到1. 00×10
有良好的选择性，这是由于在上述挥发性有机气体 时，出射波长红移7. 1 nm。当丙酮气体的体积分数
中，丙酮具有较大的偶极矩（2. 88），更容易被MEH- − 5
为（2. 0~4. 0） ×10 时，丙酮体积分数与Δλ s 呈线
PPV微球吸附，从而实现了丙酮的高稳定、高灵敏
性关系，检出限为 9. 0×10 （体积分数），本方法
− 8
的快速响应。
可为糖尿病等疾病的无创诊断和治疗提供一种新
试验进一步验证了所制传感器的应用可行性。
思路。
收集健康人呼出气体20 mL，与体积分数为2×10 −6
丙酮气体混合，来模拟糖尿病患者呼出气体。将所 参考文献：
制传感器分别暴露于健康人呼出气体、体积分数为
[1] 张晨生，陆宁，闫梦，等. 糖尿病呼气检测分析仪设
2×10 −6 的丙酮气体以及模拟糖尿病患者呼出气体 计[J]. 河北工业大学学报 （自然科学版），2021，50（4）：
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（分别标记为样品1 、2 、3 ）中，结果如图10所示。 25-30.
由图 10 可知，微激光传感器对模拟糖尿病患 [2] 吴振岭，宗小淇. 基于气敏传感阵列的人体呼出气体
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