无需血液就可检测汗液或泪液中的葡萄糖(葡萄糖是怎样生成出来的)

无需血液就可检测汗液或泪液中的葡萄糖

基于铜的传感器能够检测血液之外的体液中的葡萄糖水平。

在开发一种能够检测汗液或泪液等含盐体液中的葡萄糖的铜膜之后，控制糖尿病等复杂疾病可能能够变得更加低廉和更加简单。

来自澳大利亚卧龙岗大学超导与电子材料研究所的研究人员证实他们首次制造出的具有海绵状多孔结构的铜膜也能够快速地和准确地检测含盐体液中的葡萄糖。相关研究结果发表在2016年10月4日那期angewandte chemie期刊上。

糖尿病患者经常具有低水平的胰岛素，即一种将葡萄糖转化为能量的激素，这意味着这些患者不得不密切地观察他们体内的血糖水平以便阻止进一步的慢性健康并发症产生。

食物、体育活动和其他因素能够影响葡萄糖水平。这已使得医学设备制造偏向开发能够刚好插入到人皮肤下面的持续血糖监测仪，从而给这种监测仪穿戴者提供定期的血糖读数，消除了为进行血糖测量定期刺破手指来获取血液的需要。然而，这种技术仍然成本高昂，这主要是因为传感器中使用铂等贵重金属。

论文通信作者yusuke yamauchi教授说，基于铜的葡萄糖传感器得到大量的研究，这是因为这种材料具有良好导电性、低成本和性能优越。

他说，“金和铂等贵重金属具有非常好的导电性，但是它们是非常昂贵的。我们想要关注更多丰富的和更加廉价的金属。”

作为主要的候选金属，铜很难被制造成多孔结构，这是因为当暴露在空气中，它很容易发生氧化---这就是美国自由女神雕像是绿色的原因---因而会严重地影响它的性能。

“这种金属不仅与空气活跃地发生反应，它在溶液中不容易发生还原反应，而且很难在基质上一致性地堆积。”

为了解决这个问题，研究人员利用一种类似电镀的方法将铜附着到一种基质上，并利用紫外光线让位于中间的聚苯乙烯发生熔化，从而留下微小的大约比一根人头发厚度小1万倍的孔。结果就是形成具有海绵状多孔结构的铜膜。进一步的测试结果表明这种铜膜具有高度的选择性，与葡萄糖发生反应，同时不会受到汗液中能够存在的其他酸或糖的干扰。

适合用作传感器的材料的一个关键条件是高选择性：与少量往往会很快蒸发的液体中的葡萄糖快速地发生反应。

yamauchi说，“这种海绵状多孔结构极大地增加它的表面积，因而增加触发一种电化学信号所需的灵敏度。这种铜膜的优异检测性能可能归于它的内在良好的葡萄糖氧化反应。这使得这种铜膜成为一种直接检测葡萄糖并且满足多种应用需求（如糖尿病管理）的良好候选物。”

研究人员预测这种铜膜可能能够被整合到一种可穿戴传感器或智能手表中，给穿戴者提供持续的葡萄糖读数，这些读数也可能能够通过无线方式发送给医生。这些廉价的材料也使得它很适合用于很难获得诊所和健康专家的边远地区。

葡萄糖是怎样生成出来的

葡萄糖又称为玉米葡糖、玉蜀黍糖，甚至简称为葡糖，是自然界分布最广且最为重要的一种单糖，它是一种多羟基醛。水溶液旋光向右，故亦称“右旋糖”。葡萄糖在生物学领域具有重要地位，是活细胞的能量来源和新陈代谢中间产物。植物可通过光合作用产生葡萄糖。在糖果制造业和医药领域有着广泛应用。
　　葡萄糖是己醛糖，化学式C6H12O6，最简式：CH2O，分子量为180，白色晶体，易溶于水，味甜，熔点146℃，它的结构式如图：
　　结构简式：CH2OH—CHOH—CHOH—CHOH—CHOH—CHO,与果糖(CH2OH(CHOH)3COCH2OH)互为同分异构体
　　它是自然界分布最广泛的单糖。葡萄糖含五个羟基，一个醛基，具有多元醇和醛的性质。其主要化学性质是：
　　（1）分子中的醛基，有还原性，能与银氨溶液反应：CH2OH-（CHOH）4-CHO+2[Ag（NH3)2]++2OH-==CH2OH-（CHOH）4-ＣＯＯＨ＋２Ａｇ↓＋Ｈ２Ｏ＋４ＮＨ３，被氧化成葡萄糖酸
　　（2）醛基还能被还原为己六醇
　　 三维模型（3）分子中有多个羟基，能与酸发生酯化反应
　　（4）葡萄糖在生物体内发生氧化反应，放出热量。
　　葡萄糖是生物体内新陈代谢不可缺少的营养物质。它的氧化反应放出的热量是人类生命活动所需能量的重要来源。在食品、医药工业上可直接使用，在印染制革工业中作还原剂，在制镜工业和热水瓶胆镀银工艺中常用葡萄糖作还原剂。工业上还大量用葡萄糖为原料合成维生素C[1](抗坏血酸)。
　　口服葡萄糖（ORAL GLUCOSE）一般呈粉状，所以又称葡萄糖粉。天绿原生产的口服葡萄糖是以玉米淀粉为原料，采用双酶法生产的一种功能性速效营养补充品。作为人体的基本元素和最基本的医药原料，该品的作用和用途十分广泛，即可直接应用于人体，又可用于食品加工和医药化工。它能迅速增加人体能量、耐力、可用作血糖过低、感冒发烧、头晕虚脱、四肢无力及心肌炎等症的补充液，对癌症也有一定治疗作用。
　　随着广大人民生活水平的提高，葡萄糖作为蔗糖的替代品应用于食品工业，为葡萄糖的应用开拓了更为广阔的领域。
　　也可以吃些葡萄糖酸系列产品——
　　葡萄糖酸系列产品是食品、医药等产业用途极为广泛的一种产品，在人体新陈代谢中起着重要作用，因此美国药典载有葡萄糖酸钙针剂、片剂、葡萄糖酸钾、葡萄糖酸铁等并在美国大量生产。在食品加工业非常发达的日本，食品添加剂证书上明确记载葡萄糖酸、葡萄糖酸－δ－内酯、葡萄糖酸锌、葡萄糖酸钙、葡萄糖酸亚铁、葡萄糖酸铜可作为食品添加剂，以葡萄糖为原料深加工，除可制造结晶的葡萄糖酸、葡萄糖酸－δ－内酯外，还可制造各种盐，如钾、钠、钙、镁、锌、铁、铜等。这些都是人体必须的微量元素，人体缺少它们，就会发生疾病，如缺铁就会引起贫血，因铁是血红蛋白和肌红蛋白的组织部分，参与氧化和输送二氧化碳，过去硫酸亚铁治疗贫血，人体虽能吸收，但刺激胃肠，会引起一系列不良反应，故改用葡萄糖酸亚铁后，胃肠无明显反应，补铁效果良好，鉴于这种情况，国家规定，用葡萄糖酸的钾、钠、钙、锌、铜、铁、锰等作为人体营养强化剂及药用补充剂，均有很好的治疗效果。长期的、科学合理的服用，对一个民族身体素质的提高是不言而喻的，据日本一资料统计，二战后日本青少年的平均身高增长了14．8cm，这与他们在食品、药品制造中科学合理的使用葡萄糖酸微量元素是密不可分的。在我国，大家熟知的葡萄糖酸钙的针剂、片剂和葡萄糖酸锌口服液都具有重要的生理功能、治疗功能，“巨能钙”、“补铁口服液”热销全国就是一个充分的验证。
　　不良反应及其注意事项如下：
　　（1）静注高渗葡萄糖注射液时应注意药液有无漏出血管外，以免引起静脉炎，在同一部位连续注射5%-10%浓度的药液时也可发生同一并发症。
　　（2）治疗脑水肿使用高渗溶液时如突然停药，容易发生反跳现象并致使脑水肿再度发生，故不可突然停药，而应缓缓减量直至停用。
　　（3）不宜做皮下注射，以免引起皮下坏死。
　　（4）颅内或脊髓膜内出血以及脱水病人谵妄时，均禁止使用高渗葡萄糖注射液，以免发生意外。
　　葡萄糖验证：验证醛基
　　1.葡萄糖溶液与新制氢氧化铜浊液反应生成砖红色沉淀
　　CH2OH（CHOH）4CHO+2Cu(OH)2---加热→CH2OH（CHOH）4COOH+Cu2O↓+2H2O
　　2.葡萄糖溶液与银氨溶液反应有银镜反应
　　CH2OH（CHOH）4CHO+2Ag(NH3)2OH（水浴加热）→CH2OH（CHOH）4COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O
　　CAS No.： 50-99-7
　　葡萄糖分子中虽然含有醛基，但是d-葡萄糖中不含有醛基。
　　葡萄糖
　　glucose
　　最常见的六碳单糖，又称右旋糖。以游离或结合的形式，广泛存在于生物界。葡萄、无花果等甜果及蜂蜜中，游离的葡萄糖含量较多。正常人血浆中葡萄糖含量为3.89~6.11mmol/L,尿中一般不含游离葡萄糖，糖尿病患者尿中的含量变化较大。血液或尿中游离葡萄糖含量的测定，是临床常规检验的一个项目。结合的葡萄糖主要存在于糖原、淀粉、纤维素、半纤维素等多糖中；一些寡糖如：麦芽糖、蔗糖、乳糖以及各种形式的糖苷中也含有葡萄糖。
　　天然的葡萄糖,无论是游离的或是结合的，均属D构型，在水溶液中主要以吡喃式构形含氧环存在，为α和β两种构型的衡态混合物。
　　在常温条件下，可以 β－D－葡萄糖的水合物（含1个水分子）形式从过饱和的水溶液中析出晶体，熔点为80℃；而在50～115℃之间析出的晶体则为无水 α-D-葡萄糖，熔点146℃；115℃以上析出的稳定形式则为β-D-葡萄糖，熔点为148～150℃。呋喃环形式的葡萄糖仅以结合状态存在于少数天然化合物中。[α-D-葡萄糖 (吡喃]-D-葡萄糖 (吡喃" class=image>[型) []＝+113，溶液中达平衡为＋52.2　D-葡萄糖]]＝+113，溶液中达平衡为＋52.2　D-葡萄糖" class=image>[(直链式) β-D-葡萄糖（吡喃型）[β]＝+19,溶液中]＝+19,溶液中" class=image>[达平衡为+52.2]" class=image>
　　D-葡萄糖具有一般醛糖的化学性质：在氧化剂作用下，生成葡萄糖酸，葡萄糖二酸或葡萄糖醛酸；在还原剂作用下，生成山梨醇；在弱碱作用下，葡萄糖可与另两种结构相近的六碳糖──果糖和甘露糖──三者之间通过烯醇式相互转化。葡萄糖还可与苯肼结合，生成葡萄糖脎，后者在结晶形状和熔点方面都与其他糖脎不同，可作为鉴定葡萄糖的手段。
　　大多数生物具有酶系统可分解D-葡萄糖以取得能量的能力。在活细胞中，例如哺乳动物的肌肉细胞或单细胞的酵母细胞中，葡萄糖先后经过不需氧的糖酵解途径、需氧的三羧酸循环以及生物氧化过程生成二氧化碳和水，释放出较多的能量,以ATP（三磷酸腺苷）形式贮存起来，供生长、运动等生命活动之需。在无氧的情况下，葡萄糖仅仅被分解生成乳酸或乙醇,释放出的能量少得多;酿酒是无氧分解的过程。工业上，用酸或酶水解淀粉制得的葡萄糖可用做食品、制酒、制药等工业生产的原料。

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