图18.(A)掺入水凝胶膜中以进行O 2感测的活性Pt(II)-卟啉荧光团的结构。(B)随着O2浓度的增加，膜的荧光猝灭。(C)水凝胶膜的应用以监测不同氨苄青霉素(AMP)抗生素浓度对大肠杆菌代谢活性的影响。

1.5 生物分子:肽，核酸和抗原核酸

核酸自组装成超分子结构(例如螺旋和环)的能力激发了许多使用水凝胶传感器检测核酸的方法。一种这样的方法依赖于DNA链之间的可逆相互作用来引起凝胶体积的变化。前田证实了使用含有侧链单链(ss)DNA序列的聚丙烯酰胺水凝胶的凝胶溶胀，该DNA序列旨在形成茎环结构(图21A(i))。

图21.使用水凝胶感测核酸的策略。(A)DNA交联的聚丙烯酰胺水凝胶的膨胀(i)和收缩(ii)。(B)由于在聚(丙烯酰胺)聚合物之间发夹DNA分子的聚合而导致的大幅度水凝胶膨胀。(C)凝胶化是检测目标癌症DNA的信号放大手段。

蛋白质类

通过溶胶-凝胶转变检测蛋白质的水凝胶会利用其靶标的酶活性来破坏构成凝胶结构的关键。特别地，具有生物分子作为关键成分的水凝胶，例如肽或DNA水凝胶，可能对蛋白酶或限制性核酸内切酶敏感，它们分别在特定的识别位点切割蛋白质和dsDNA。这实现了将响应性引入水凝胶传感器的便利手段。

在2015年，Liu和Scherman报告了一种均质的双网络水凝胶，该凝胶包含两个互不交联的互穿网络:(1)葫芦[8]尿素(CB [8])和苯丙氨酸官能化的羧甲基纤维素之间的包合物。(2)由DNA Y支架和具有互补“粘性末端”的DNA接头形成的DNA网络(图22A)。(参考:Adv. Mater. 2015, 27, 3298– 3304,)

参考文献:

doi.org/10.1021/acsmaterialslett.0c00204