项目名称: 新型聚合物纳米凝胶全息生物传感器及其药物控释监控

项目编号: No.61505252

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 无线电电子学、电信技术

项目作者: 刘鸿鹏

作者单位: 中国民航大学

项目金额: 21万元

中文摘要: 环境质量监控已经成为公众的重点关切问题,安全、便捷、可靠的传感装置是符合公众理念的科技发展趋势。本申请研制新型光敏聚合物纳米复合凝胶,探究基于该材料的全息生物传感装置的传感机理与性能,为提升凝胶基全息生物传感器的应用能力提供基础性研究。将智能型凝胶转变为具有光敏能力的聚合物,并实现体光栅的直接写入。新型凝胶在特定成分溶液中溶胀,导致光栅条纹间距变化,从而引起光栅衍射谱发生显著偏移。通过光栅衍射信息的探测反馈溶液特征,实现全息生物传感。通过交联功能化单体实现对特定生物因素的单一选择。项目测试包括pH值、有机溶液浓度、葡萄糖等生物有机质的响应能力,通过光学手段监控智能凝胶的药物控释过程,建立传感控释理论模型,通过理论与实验有机结合深入分析传感及药物控释机制。该研究对于推动全息光学装置向传感领域发展有着重要科学指导意义,并为便捷、廉价、可视化的环境监控提供了重要的全息光学新途径。

中文关键词: 光存储材料;;光致聚合物;凝胶;全息传感器;衍射光栅

英文摘要: The safety of environmental quality presently became a significant issue of public concern. The safe and convenient materials and its correlative instruments accorded with the development tendency of science and technology. In this application, novel hydrogels with photosensitivity based on polymer-nanocomposite are developed and its sensing mechanism and properties in fabricating holographic biological sensor are analyzed. This investigation will provide a foundation for enhancing applicability of holographic biological sensors based on hydrogel. By transforming intelligent hydrogels into photopolymer, the volume grating can be directly written into the polymer. In particular solution with biological components, the fringe spacing of grating is changed due to swelling of hydrogel. The corresponding peak value in diffraction spectrum of grating is shifted which can efficiently reflect the characteristics of biological solution. Finally the biological sensing can be achieved. By crossing functional monomers a special biological factor can be monitored with high single selectivity. The biological sensor response can be evaluated, the corresponding factor including pH value, organic solution concentrations, glucose concentration. Drug release in intelligent hydrogel can be monitored utilizing holographic optical method. The corresponding sensor theoretical model will be established to exploit the sensing mechanisms based on the photochemical reactions. The research achievement can accelerate the development of holographic optical elements tend to sensing direction, and bring about a significant and novel holographic optical strategy for the cheap, convenient and visual environmental quality monitoring.

英文关键词: optical storage materials;photopolymer;hydrogel;holographic sensor;diffraction gratings

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