刺激响应性水凝胶是一种能够对外部刺激做出响应的智能材料。基于凝胶－ 溶胶的相转变， 已开发了多种检测方法， 但这些方法通常存在操作步骤复杂、需要依赖于大型仪器设备和专业技术人员等问题。便携式传感器是一种操作简单、成本低廉的定量设备，极大地满足了即时检测（POCT） 的需求。鉴于此， 本论文旨在以刺激响应性水凝胶辅助构建便携式生物传感器， 并提出多信号输出方式以提高检测结果的准确性， 为开发适用于POCT的便携式生物传感器提供了新的方法和思路。论文主要分为以下四个部分：

第一章首先简介了水凝胶的概念及分类， 重点介绍了刺激响应性水凝胶的分类与应用， 然后综述了便携式传感器在国内外的研究进展， 主要介绍其信号输出方式及应用领域。在此基础上提出了本论文的选题思路。

第二章构建了一种海藻酸铜（Cu-Alg） 水凝胶介导的纸基比距传感器， 根据凝胶-溶胶相转变过程中的粘度变化导致体系在ｐＨ 试纸上流动距离的差异， 进而实现检测碱性磷酸酶（ALP） 和甲胎蛋白（AFP） 。利用Cu-Alg水凝胶对焦磷酸根（PPi）的响应性以及ALP对PPi的水解作用实现了对ＡＬ Ｐ 的检测， 检测限（LOD） 为1.7mU／ml。在此基础上， 以ALP为标记酶， 构筑了一种以距离为读出信号的纸基免疫传感器， 用于检测AFP ，检测限为0.8ng／ml 。该传感器还成功检测了实际样品（人血清） 中的ALP和AFP，在相关疾病的早期临床诊断和病理研究等方面具有广阔的应用前景。

第三章以包埋生物酶和３，3‘，５，5’-四甲基联苯胺（TMB）的明胶水凝胶辅助构建了一种多模式（ 颜色、温度和距离三种信号输出） 便携式传感器， 用于快速灵敏地检测葡萄糖。将辣根过氧化物酶（HRP） 、葡萄糖氧化酶（GOx） 和TMB 包埋到明胶水凝胶中。当葡萄糖存在时， 产生的oxTMB具有蓝色信号和光热效应， 此时葡萄糖的浓度与反应体系的颜色和温度信号之间分别建立对应关系， 据此可以实现检测葡萄糖， 其检测限分别为1.3μm和1.5μm。此外， 基于明胶的温度响应和凝胶－ 溶胶相转变等特性， 将反应体系的温度信号与其在pH试纸上的流动距离建立对应关系， 由此也可以检测葡萄糖，检测限为1.6pM ，接近于通过颜色信号和温度信号得到的检测限。该多模式便携式生物传感器具有特异性高、输出模式多样化等优点， 对于糖尿病的早期诊断与家庭护理具有潜在的应用价值。

第四章基于二氧化锰纳米花（ MnO2 NFs） 和明胶水凝胶开发了一种多模式（ 颜色、温度和距离三种信号输出） 的便携式免疫传感器， 用于检测癌胚抗原（CEA） 。该传感器将捕获抗体固定在纸基底上， 并先后与CEA和MnO2 NFs标记的检测抗体相结合形成夹心式复合物。MnO2 NFs 催化TMB产生的oxTMB不仅能够产生颜色信号还具有光热效应， 从而能够实现基于颜色和温度信号来检测CEA。此外， 将明胶水凝胶与该体系相结合， 由于明胶的温度响应性及凝胶－溶胶相转变导致其在pH试纸上产生一段水流距离， 进而也可以实现对CEA 的检测。基于这三种信号得到的检测限比较接近， 分别为1.4ng／ml 、1.5ng／ml 和2.5ng／ml 。采用该策略所构筑的生物传感器不仅制备步骤简单、成本低廉、三种信号相互补充， 并且可以通过MnO2 NFs 修饰不同的检测抗体， 为目标物的检测提供一种通用的方法。

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