苯硼酸傳感材料在糖類物質(zhì)傳感檢測中的應(yīng)用

趙 濤,王俊平

(食品營養(yǎng)與安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津市食品營養(yǎng)與安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津科技大學(xué),天津 300457)

糖類物質(zhì)是食品主要成分之一,被廣泛應(yīng)用于食品加工過程中,具備重要的生理作用,參與多種生命活動(dòng)[1]。根據(jù)糖類單元的數(shù)量,將其分為不同的糖類,如單糖、二糖、三糖、中等大小的寡糖和大分子聚多糖[2]。其中單糖大量存在于水果中,并且作為甜味劑、調(diào)味劑、增稠劑應(yīng)用于食品加工[3];多糖是由糖苷鍵結(jié)合的糖鏈,常見的多糖如纖維素能夠促進(jìn)消化以及降低血糖和血脂等。糖蛋白是由寡糖和多肽鏈共價(jià)修飾連接而形成的一類重要生理活性物質(zhì)。在營養(yǎng)價(jià)值高的藻類以及菌體(如云芝、香菇、螺旋藻等)和藥用價(jià)值高的中草藥(如枸杞、天門冬以及丹參)中均含有具有生物活性和保健作用的糖蛋白[4-6]。因此,糖類物質(zhì)的分析檢測在食品工業(yè)上具備重要的意義。

食品中糖類物質(zhì)的測定方法主要有旋光法[7]、分光光度法[8]、還原糖滴定法[9]、比色法[10]、酶分析法[11]、色譜法等[12]。這些方法存在操作復(fù)雜、耗時(shí)長以及靈敏度低等缺點(diǎn)。特別是糖蛋白的分離分析存在豐度低以及基質(zhì)干擾嚴(yán)重等問題,這些問題阻礙了功能性糖蛋白的開發(fā)以及應(yīng)用[13]。針對(duì)糖類物質(zhì)的分離材料以及糖蛋白的快速檢測手段受到了研究者的廣泛關(guān)注。在近些年的研究中,苯硼酸作為一種糖類親和試劑受到了廣泛的關(guān)注,苯硼酸傳感材料在大分子糖類物質(zhì)的分析檢測方面具備高效以及高靈敏的優(yōu)點(diǎn)[14]。

1 苯硼酸的結(jié)構(gòu)特性及研究現(xiàn)狀

苯硼酸的糖類親和性主要依靠硼酸配體與順二羥基結(jié)構(gòu)之間形成的可逆共價(jià)鍵,圖1展示了苯硼酸與含有順二羥基結(jié)構(gòu)物質(zhì)識(shí)別的過程。當(dāng)體系中的pH超過苯硼酸配體的pKa(酸離解常數(shù))時(shí),硼酸基團(tuán)與體系中的羥基絡(luò)合,形成sp3雜化軌道,呈現(xiàn)四面體結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)能夠特異性的識(shí)別糖類的順二羥基結(jié)構(gòu),并通過脫水形成五元或者六元環(huán)酯。當(dāng)體系中的pH降低時(shí),硼酸酯之間的共價(jià)鍵通過水解斷裂,苯硼酸基團(tuán)恢復(fù)至sp2的平面結(jié)構(gòu)?？赡婀矁r(jià)鍵之間的轉(zhuǎn)換特性賦予了苯硼酸良好的糖類親和特性以及pH響應(yīng)特性,可應(yīng)用于糖類物質(zhì)的快速分離和檢測[15]。

圖1 苯硼酸與順二羥基結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系Fig.1 Relationship between phenylboronic acid and cis-dihydroxy structure

苯硼酸與順二羥基結(jié)構(gòu)之間的特異結(jié)合能力很早就引起了研究者的關(guān)注[16]。早在20世紀(jì)30年代,研究者就利用硼酸與順二羥基之間的特異性識(shí)別來研究硼酸與多種糖醇以及酸酐之間的結(jié)合以及解離作用[17]。在此后的10年間,研究者關(guān)注硼酸在糖類物質(zhì)的分離以及分析中的應(yīng)用[18]。在1957年,Foster[19]將硼酸應(yīng)用區(qū)帶電泳分離糖類物質(zhì)。在1958年,Sugihara[20]就開始研究硼酸及其衍生物與不同類型的順二羥基結(jié)構(gòu)之間的結(jié)合力。最早關(guān)于硼酸親和材料報(bào)道是1970年Weith[21]利用硼酸修飾的纖維素作為色譜柱固定相來分離糖類以及核酸類。在此之后的30年之間,研究者開發(fā)了多種類型的硼酸親和材料,主要圍繞制備硼酸親和材料的固定相在多種色譜分離手段中的應(yīng)用。例如薄層色譜[22]、液相色譜[23]以及毛細(xì)管色譜[24]。隨著組學(xué)研究的發(fā)展以及深入,特別是蛋白組學(xué)和糖組學(xué),研究者開始關(guān)注硼酸類親和材料在大分子分離以及富集上的應(yīng)用[25],特別是苯硼酸對(duì)于多糖、核苷以及糖蛋白中的應(yīng)用[26-29]。

2 基于苯硼酸的糖類物質(zhì)傳感器

隨著學(xué)科之間的交叉性越來越強(qiáng),單一的苯硼酸無法滿足高靈敏以及高效檢測的需求,研究者開始轉(zhuǎn)向基于苯硼酸的傳感器的研究。開發(fā)了多種類型的苯硼酸類的傳感器,如苯硼酸衍生物的分子傳感器、苯硼酸聚合物的傳感器、苯硼酸復(fù)合型傳感材料等。

2.1 苯硼酸衍生物的分子傳感器

苯硼酸衍生物分子傳感器的代表為苯硼酸熒光探針,根據(jù)分子傳感器與糖類物質(zhì)結(jié)合方式,主要分成兩類,第一類為以共價(jià)鍵與糖類結(jié)合的分子傳感器,第二類為非共價(jià)鍵連接的分子傳感器。

由于苯硼酸能夠與順二羥基結(jié)構(gòu)形成可逆的共價(jià)鍵,苯硼酸可以作為一種理想的糖類接受器。ShiKai作為苯硼酸熒光探針的先驅(qū)者,通過不同基團(tuán)設(shè)計(jì)制備了一系列苯硼酸熒光探針。1994年,Shinkai[30]報(bào)道了探針1作為一種果糖的熒光傳感器。Shinkai開創(chuàng)性的在苯硼酸鄰位引入甲基以及叔氨基,這種Lewis酸堿的相互作用具備兩個(gè)優(yōu)勢:一方面,該結(jié)構(gòu)能夠降低硼酸基團(tuán)的pKa,提高探針的識(shí)別能力以及在生理?xiàng)l件下的應(yīng)用能力;另一方面,叔氨基引起了光誘導(dǎo)電荷轉(zhuǎn)移效應(yīng)(PET),產(chǎn)生熒光猝滅,當(dāng)探針與糖類結(jié)合時(shí),會(huì)抑制光誘導(dǎo)電荷轉(zhuǎn)移效應(yīng),導(dǎo)致熒光信號(hào)增強(qiáng),這種熒光型號(hào)的變化可應(yīng)用于糖類物質(zhì)的檢測。

盡管該探針1對(duì)于單糖具備一定的熒光響應(yīng),但是探針1缺乏特異性的識(shí)別能力。特別是在生理環(huán)境下,探針1對(duì)于果糖的響應(yīng)值要高于葡萄糖。在探針1研究基礎(chǔ)上,Shinkai制備了另一種針對(duì)葡萄糖的熒光探針2,探針2具備兩個(gè)苯硼酸基團(tuán),兩個(gè)硼酸基團(tuán)可以選擇性地和其他糖類上的兩組鄰位羥基反應(yīng),具有空間選擇性[31]。在進(jìn)一步研究中,他們制備了化合物3和4(n=3～8)來系統(tǒng)地研究了接頭長度的影響(圖2),結(jié)果表明接頭長度為六個(gè)亞甲基和七個(gè)亞甲基時(shí)對(duì)D-葡萄糖具有高選擇性,而較長的接頭對(duì)果糖識(shí)別更有利[32-33]。

圖2 基于氮-硼作用的果糖傳感器的化學(xué)結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Chemical structure of fructose sensor 1 and glucose sensors 2 and 3 based on N-B interaction

在以非共價(jià)鍵連接的苯硼酸探針的研究領(lǐng)域,Davis等人[34]合成了多種該類型的探針。合成的探針往往具備一個(gè)有效的識(shí)別位點(diǎn),糖類物質(zhì)與探針在識(shí)別位點(diǎn)中通過氫鍵以及疏水作用力結(jié)合。

在最近的研究中,多種類型的苯硼酸熒光探針被開發(fā)出來,其中不乏設(shè)計(jì)驚艷以及功能性強(qiáng)的苯硼酸探針,解決了苯硼酸熒光探針對(duì)于葡萄糖特異性識(shí)別能力弱以及生理環(huán)境下的應(yīng)用能力差的問題[35-37]。在研究初期,研究者主要關(guān)注于單糖,特別是葡萄糖的熒光探針,用于監(jiān)控血液中葡萄糖的含量[38]。隨著研究的深入,針對(duì)生物分子中糖類物質(zhì)如糖蛋白、低聚糖以及核酸的苯硼酸熒光探針越來越受到重視,同時(shí)在合成方面,對(duì)于合成手段簡便以及產(chǎn)率高的苯硼酸熒光探針受到了研究者的青睞[39]。

2.2 苯硼酸聚合物傳感器

除了苯硼酸分子傳感器,以苯硼酸為聚合單體制備的苯硼酸聚合物也可用作糖類傳感材料,通過在聚合物骨架中引入不同功能硼酸基團(tuán)制備不同類型的聚合物材料,如水凝膠[40]、聚合物膠束[41]、自組裝薄膜[42]、多肽[43]以及光子晶體[44]等。與苯硼酸熒光探針不同,苯硼酸聚合物傳感器與糖類物質(zhì)的結(jié)合依靠多種作用力。

2.2.1 活性可控自由基技術(shù)在苯硼酸聚合物傳感器上的應(yīng)用 隨著聚合物合成手段的發(fā)展,新型聚合物合成手段,特別是活性可控自由基聚合技術(shù)被廣泛應(yīng)用到苯硼酸聚合物的合成。在Xu等人[45]的研究中,他們通過原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)的方式制備了一種用于分離糖類的材料,在銅催化的條件下,通過 “點(diǎn)擊化學(xué)” 的方式將熒光性的硼酸基團(tuán)引入到表面修飾炔基的硅球上。合成的材料在生理?xiàng)l件下與葡萄糖具備較好的熒光響應(yīng),同時(shí)作者還評(píng)價(jià)了材料對(duì)于大分子糖蛋白的吸附能力。Hogeboom等人[46]報(bào)道了一種膠束型糖類傳感器,作者通過可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移聚合(RAFT)的方式,制備了形貌規(guī)整,粒徑分布窄的聚(4-乙烯基苯硼酸)聚合物。通過染料與聚合物材料結(jié)合的方式,制備了一種具備pH響應(yīng)的熒光傳感器,該傳感器在pH9～10的范圍內(nèi)與葡萄糖具備較好的熒光響應(yīng)。

2.2.2 水凝膠 硼酸被廣泛的應(yīng)用到水凝膠的改性,修飾硼酸基團(tuán)的水凝膠與糖類物質(zhì)結(jié)合時(shí),會(huì)導(dǎo)致凝膠粒徑的改變(溶脹或收縮),這種特性常用于糖類位置的檢測以及藥物的釋放。Braun等人[47]研究了制備了一種對(duì)葡萄糖具備體積響應(yīng)的水凝膠,利用不同類型的氨基苯硼酸對(duì)水凝膠修飾,研究氨基苯硼酸取代基的類型以及水凝膠骨架類型對(duì)體積響應(yīng)的影響(圖3)。研究結(jié)果表明水凝膠體積變化的幅度與氨基苯硼酸的取代基類型有關(guān),取代基為吸電子基團(tuán)時(shí),會(huì)提高水凝膠的響應(yīng)性能。同時(shí)氨基苯硼酸和水凝膠骨架之間的亞甲基接頭增多會(huì)顯著降低了響應(yīng)幅度。這項(xiàng)研究加深了我們對(duì)于氨基苯硼酸功能化水凝膠設(shè)計(jì)過程的認(rèn)識(shí)。

圖3 濃度與聚合物體積變化的關(guān)系Fig.3 Concentration-dependent shrinking or swelling of the polymer

2013年,Zhou等人[48]報(bào)道了一種染料-微凝膠復(fù)合型的熒光葡萄糖傳感器。合成的材料中含有硼酸基團(tuán)和熒光染料波爾多R。波爾多R染料通過與丙烯酰胺凝膠中的酰胺相互作用,導(dǎo)致微凝膠收縮。當(dāng)向凝膠中加入D-葡萄糖時(shí),聚合物溶脹,改變了凝膠內(nèi)染料分子的π-π堆積作用,導(dǎo)致凝膠中染料的熒光強(qiáng)度的改變。

在最近的研究中,具備生物響應(yīng)性的水凝膠在藥物傳送方面的研究引起了學(xué)者的關(guān)注。苯硼酸具備pH響應(yīng)性以及糖類親和性,通過苯硼酸修飾的聚合物制備具備環(huán)境響應(yīng)性的藥物載體。Zhang等人[49]利用2-丙烯酰胺苯硼酸為聚合單體制備了一種響應(yīng)性水凝膠。合成的水凝膠與葡萄糖結(jié)合時(shí)會(huì)導(dǎo)致粒徑降低,同時(shí)他們還通過層層自組裝的方法制備了一種硼酸修飾的聚乙烯醇的生物材質(zhì)的水凝膠[50]。

2.2.3 膠束 膠束因具備可控性強(qiáng)、制備簡單的優(yōu)點(diǎn),在藥物釋放領(lǐng)域受到了研究的廣泛關(guān)注。研究者通過在制備過程中加入環(huán)境響應(yīng)性單體,制備多種環(huán)境響應(yīng)性膠束(pH、溫度、光照、濃度)。Chen[51]制備了一種具備自我調(diào)節(jié)功能的胰島素釋放系統(tǒng)。在他們的研究中,通過用3-氨基苯基硼酸(APBA)改性mPEG-b-PGA合成了三種PBA官能化嵌段共聚物。該共聚物可以在生理?xiàng)l件下,自組裝形成膠束。膠束與葡萄糖結(jié)合時(shí),會(huì)導(dǎo)致流體動(dòng)力學(xué)半徑(Rh)提高,將胰島素裝載到膠束中,當(dāng)膠束與葡萄糖結(jié)合時(shí)會(huì)自動(dòng)釋放胰島素,實(shí)現(xiàn)自我調(diào)節(jié)的功能。

2.3 苯硼酸復(fù)合型傳感材料

納米材料具備多種優(yōu)良的性能,將苯硼酸修飾到納米材料的表面能夠提高材料對(duì)于糖類物質(zhì)的識(shí)別能力。納米多孔材料如金屬有機(jī)框架[52]、碳納米管[53]、氧化石墨烯等[54],具備比表面積大、負(fù)載能力強(qiáng)等特點(diǎn)。苯硼酸與多孔材料的結(jié)合能夠有效提高材料的負(fù)載能力;納米熒光材料如量子點(diǎn)[55]、碳量子點(diǎn)[56]、金和銀納米粒子[57-58]、上轉(zhuǎn)換材料[59]等,其熒光特性能夠有效地將苯硼酸與糖類物質(zhì)的結(jié)合性能轉(zhuǎn)換為光學(xué)信號(hào),降低檢測過程的耗時(shí);磁性材料如四氧化三鐵,在外加磁場的作用下,苯硼酸修飾的磁性材料能夠在實(shí)際樣品中實(shí)現(xiàn)快速富集目標(biāo)物以及與干擾基質(zhì)分離[60];溫敏材料,如N-異丙基丙烯酰胺,聚(N-異丙基丙烯酰胺)作為一種溫度響應(yīng)材料與苯硼酸的pH響應(yīng)特性結(jié)合,制備雙響應(yīng)傳感材料[61-62]。

隨著研究的深入,多種功能材料的聯(lián)用的研究越來越受到研究者的關(guān)注。多孔材料與磁性材料的結(jié)合,即解決了常規(guī)苯硼酸材料負(fù)載率低的問題,同時(shí)還解決了苯硼酸材料在處理復(fù)雜基質(zhì)中富集與分離的問題[63-64]。Yang 等人[65]制備了一種pH響應(yīng)性的金屬有機(jī)框架-磁性四氧化三鐵復(fù)合材料(圖4),制備的材料作為一種糖蛋白的富集材料。

圖4 磁性四氧化三鐵-金屬有機(jī)框架復(fù)合材料的 制備(A)和復(fù)合材料在糖蛋白前處理中的應(yīng)用(B)Fig.4 Preparation of magnetic ferriferrous oxide-metal organic framework composites(A)and the application of composite materials in glycoprotein pretreatment(B)

苯硼酸熒光探針與多孔材料結(jié)合,即保留探針的識(shí)別能力,同時(shí)還提高了材料的負(fù)載能力。Sun[66]利用苯硼酸熒光探針修飾氧化石墨烯,制備一種苯硼酸-氧化石墨烯熒光傳感器用于糖類的檢測,苯硼酸熒光探針與氧化石墨烯結(jié)合導(dǎo)致自身熒光猝滅,當(dāng)體系中加入果糖時(shí)熒光恢復(fù),通過熒光的變化值與果糖濃度之間的關(guān)系,實(shí)現(xiàn)對(duì)果糖熒光檢測(圖5)。

圖5 用于選擇性檢測單糖的熒光BA@GO傳感器Fig.5 Fluorogenic BA@GO sensors for the selective detection of monosaccharides

研究者還利用熒光材料如量子點(diǎn)、碳點(diǎn)、上轉(zhuǎn)換材料與多孔材料結(jié)合制備新型熒光傳感器。量子點(diǎn)、上轉(zhuǎn)換等無機(jī)熒光材料具備性能穩(wěn)定和易于合成等優(yōu)點(diǎn),盡管其靈敏度弱于熒光探針靈敏度,但是已能滿足檢測的需要。高靈敏度的苯硼酸探針更適用于監(jiān)控反應(yīng)以及研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。Shen等人[67]利用苯硼酸作為碳源,通過“一步法”制備了苯硼酸修飾的碳量子點(diǎn),將制備的苯硼酸碳量子點(diǎn)應(yīng)用于葡萄糖的檢測。相對(duì)于兩步合成法,先合成碳點(diǎn),再利用苯硼酸修飾碳點(diǎn)。該方法具備簡便的特點(diǎn),避免了修飾過程中復(fù)雜的基團(tuán)設(shè)計(jì)(圖6)。

圖6 “一步法” 制備硼酸修飾的碳量子點(diǎn)Fig.6 “One-step” fabrication of boronic acid functionalized carbon quantum dots

雙抗體夾心法是酶聯(lián)免疫法中一種重要的檢測方法,特別是在電化學(xué)檢測上被廣泛應(yīng)用。Ye[68]在雙抗體夾心法思路的基礎(chǔ)上,利用常規(guī)的分子印跡功能單體4-乙烯基苯硼酸以及表面修飾苯硼酸的銀納米粒子模擬雙抗體,在表面增強(qiáng)拉曼光譜的基質(zhì)上,通過表面印跡技術(shù),制備了一種夾心結(jié)構(gòu)的硼酸親和分子印跡傳感材料(圖7)。

圖7 硼酸親和型雙抗體夾心法的示意圖Fig.7 Schematic representation of the boronate-affinity clouble antibody sandwich assay

Zhang等人[69]在量子點(diǎn)CdTe表面制備了一種具備雙響應(yīng)功能的糖蛋白熒光分子印跡傳感器,他們首先利用可聚合的表面活性劑十八烷基對(duì)乙烯基芐基二甲基氯化銨(OVDAC)修飾CdTe量子點(diǎn),以pH響應(yīng)單體4-乙烯基苯硼酸以及溫敏單體異丙基丙烯酰胺為分子印跡功能單體,以辣根過氧化物酶為模板,在修飾后的量子點(diǎn)表面合成糖蛋白印跡傳感材料,并研究了溫度以及pH對(duì)合成材料吸附性能的影響。最近,Anzai[70]總結(jié)了苯硼酸以及其衍生物在生物電化學(xué)傳感器上的應(yīng)用,特別是苯硼酸修飾的金屬和玻碳電極應(yīng)用于葡萄糖/糖蛋白的傳感器。此外,作者還提出了苯硼酸修飾電極在氟離子檢測方面的應(yīng)用前景。

3 前景與展望

糖類物質(zhì)占據(jù)了國民飲食結(jié)構(gòu)中很大的比例,合理攝取糖類物質(zhì)不僅促進(jìn)健康,還能降低糖尿病、心血管疾病的發(fā)生率。糖蛋白作為一種重要的醫(yī)療診斷依據(jù),糖蛋白異常表現(xiàn)與眾多疾病相關(guān),如感染、腫瘤、心血管病、肝病、腎病、糖尿病等疾病產(chǎn)生與發(fā)展相關(guān)。因此血液中葡萄糖和糖蛋白含量的實(shí)時(shí)監(jiān)控,對(duì)于平衡膳食以及合理安排日常飲食具備重要意義。苯硼酸作為一種糖類親和試劑具備高效、穩(wěn)定和專一性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。苯硼酸傳感材料在血糖監(jiān)控、藥物釋控、多糖以及糖蛋白的分析檢測方面具備良好的應(yīng)用前景。

隨著新合成技術(shù)以及新材料的不斷出現(xiàn),多種功能材料復(fù)合型的苯硼酸傳感器越來越受到重視。苯硼酸復(fù)合型傳感器既能結(jié)合性能優(yōu)良的新材料,又能結(jié)合靈活多變的新合成技術(shù)。在制備高靈敏以及多種多樣的糖類物質(zhì)傳感器方面具備廣闊的應(yīng)用前景。

[1]張力田,羅志剛.碳水化合物化學(xué)(第二版)[M].中國輕工業(yè)出版社,2013.

[2]黃思玲,凌沛學(xué).糖生物學(xué)概述[J].食品與藥品,2005(7):61-64.

[3]果糖及葡萄糖在食品工業(yè)中的應(yīng)用[J].保鮮與加工,2001(3):12.

[4]趙文竹,陳月皎,張宏玲,等.基于結(jié)構(gòu)糖組學(xué)的食源性糖蛋白研究進(jìn)展[J].食品工業(yè)科技,2017(12):62.

[5]趙文竹,張瑞雪,于志鵬,等.食源性植物糖蛋白研究進(jìn)展[J].食品工業(yè)科技,2016(6):389-395.

[6]張淑媛,吳蕾,龐廣昌,等.植物糖蛋白的提取及其生物活性研究進(jìn)展[J].食品研究與開發(fā),2010(4):174-176.

[7]何萍,張京京.旋光儀在食品分析中的應(yīng)用[J].遼寧化工,2017(5):487-488.

[8]朱培蕾,汪名春,趙士偉,等.蘘荷水溶性多糖的理化性質(zhì)及其體外抗氧化活性[J].食品工業(yè)科技,2017(38):2.

[9]張永勤,王哲平,宋雨梅,等.還原糖測定方法的比較研究[J].食品工業(yè)科技,2010(6):321-323.

[10]周向軍,高義霞,李娟娟,等.蒽酮-硫酸比色法測定烏龍茶多糖的條件研究[J].中國食品工業(yè),2011(8):54-56.

[11]連喜軍,魯曉翔,蔡保松,等.酶法測定大麥提取物中β-葡聚糖含量的研究[J].食品工業(yè)科技,2006(11):188-191.

[12]唐治玉,傅博強(qiáng),盛靈慧,等.高效液相色譜-蒸發(fā)光散射法測定食品中糖醇含量的研究[J].食品工業(yè)科技,2016(37):20.

[13]王潔文.硼酸功能化磁性納米材料的制備及其在糖蛋白分離分析上的應(yīng)用[D].天津:南開大學(xué),2016.

[14]Zhao T,Wang J,He J,et al.One-step post-imprint modification achieve dual-function of glycoprotein fluorescent sensor by“Click Chemistry”[J].Biosensors and Bioelectronics,2017(91):756-761.

[15]Li D,Chen Y,Liu Z.Boronate affinity materials for separation and molecular recognition:structure,properties and applications[J].Chemical Society Reviews,2015(44):8097-8123.

[16]James T D,Phillips M D,Shinkai S.Boronic acids in saccharide recognition[M].Royal Society of Chemistry,2006.

[17]Bell F K,Carr C J,Evans W E,et al.Sugar alcohols.X:The effect of certain sugar alcohols and their anhydrides on the dissociation of boric acid[J].The Journal of Physical Chemistry,1938(42):507-513.

[18]B?eseken J.The use of boric acid for the determination of the configuration of carbohydrates[J].Advances in carbohydrate chemistry,1949(4):189-210.

[19]Foster A B.Zone electrophoresis of carbohydrates[J]. Advances in Carbohydrate Chemistry,1957(12):81-115.

[20]Sugihara J M,Bowman C M.Cyclic benzene boronate esters[J].Journal of the American Chemical Society,1958(80):2443-2446.

[21]Weith H L,Wiebers J L,Gilham P T.Synthesis of cellulose derivatives containing the dihydroxyboryl group and a study of their capacity to form specific complexes with sugars and nucleic acid components[J].Biochemistry,1970(22):4396-4401.

[22]Akparov V K,Stepanov V M.Phenylboronic acid as a ligand for biospecific chromatography of serine proteinases[J].Journal of Chromatography A,1978(2):329-336.

[23]Glad M,Ohlson S,Hansson L,et al.High-performance liquid affinity chromatography of nucleosides,nucleotides and carbohydrates with boronic acid-substituted microparticulate silica[J].Journal of Chromatography A,1980(200):254-260.

[24]Lin Z A,Pang J L,Lin Y,et al.Preparation and evaluation of a phenylboronate affinity monolith for selective capture of glycoproteins by capillary liquid chromatography[J].Analyst,2011(16):3281-3288.

[25]Lu Y,Bie Z,Liu Y,et al.Fine-tuning the specificity of boronate affinity monoliths toward glycoproteins through pH manipulation[J].Analyst,2013(1):290-298.

[26]Li H,Shan Y,Qiao L,et al.Facile synthesis of boronate-decorated polyethyleneimine-grafted hybrid magnetic nanoparticles for the highly selective enrichment of modified nucleosides and ribosylated metabolites[J].Analytical Chemistry,2013(23):11585-11592.

[27]Wang Y,Liu M,Xie L,et al.Highly efficient enrichment method for glycopeptide analyses:using specific and nonspecific nanoparticles synergistically[J].Analytical Chemistry,2014(4):2057-2064.

[28]Gao L,Wang C,Wei Y.Enhanced binding capacity of boronate affinity fibrous material for effective enrichment of nucleosides in urine samples[J].RSC Advances,2016(34):28470-28476.

[29]Liu M,Zhang L,Xu Y,et al.Mass spectrometry signal amplification for ultrasensitive glycoprotein detection using gold nanoparticle as mass tag combined with boronic acid based isolation strategy[J].Analytica chimica acta,2013(788):129-134.

[30]SamankumaraáSandanayake K R A.Novel photoinduced electron-transfer sensor for saccharides based on the interaction of boronic acid and amine[J].Journal of the Chemical Society,Chemical Communications,1994(4):477-478.

[31]James T D,Sandanayake K R A S,Iguchi R,et al.Novel saccharide-photoinduced electron transfer sensors based on the interaction of boronic acid and amine[J].Journal of the American Chemical Society,1995(35):8982-8987.

[32]Arimori S,Bell M L,Oh C S,et al.Modular fluorescence sensors for saccharides[J].Journal of the Chemical Society,Perkin Transactions 1,2002(6):803-808.

[33]Chen H,Li L,Guo H,et al.An enzyme-free glucose sensor based on a difunctional diboronic acid for molecular recognition and potentiometric transduction[J].RSC Advances,2015(18):13805-13808.

[34]Ke C,Destecroix H,Crump M P,et al.A simple and accessible synthetic lectin for glucose recognition and sensing[J].Nature chemistry,2012(9):718-723.

[35]NatháNeupane L,YeeáHan S.Ratiometric fluorescence sensing of sugars via a reversible disassembly and assembly of the peptide aggregates mediated by sugars[J].Chemical Communications,2014(44):5854-5857.

[36]Lim C S,Chung C,Kim H M,et al.A two-photon turn-on probe for glucose uptake[J].Chemical Communications,2012(15):2122-2124.

[37]Sun X,Xu Q,Kim G,et al.A water-soluble boronate-based fluorescent probe for the selective detection of peroxynitrite and imaging in living cells[J].Chemical Science,2014(9):3368-3373.

[38]Huang Y J,Ouyang W J,Wu X,et al.Glucose sensing via aggregation and the use of “knock-out” binding to improve selectivity[J].Journal of the American Chemical Society,2013(5):1700-1703.

[39]Wu X,Li Z,Chen X X,et al.Selective sensing of saccharides using simple boronic acids and their aggregates[J].Chemical Society Reviews,2013(20):8032-8048.

[40]Guan Y,Zhang Y.Boronic acid-containing hydrogels:synthesis and their applications[J].Chemical Society Reviews,2013(20):8106-8121.

[41]Scarano W,Duong H T T,Lu H,et al.Folate conjugation to polymeric micelles via boronic acid ester to deliver platinum drugs to ovarian cancer cell lines[J].Biomacromolecules,2013(4):962-975.

[42]Fujita N,Shinkai S,James T D.Boronic Acids in Molecular Self-Assembly[J].Chemistry-An Asian Journal,2008(7):1076-1091.

[43]Melicher M S,Chu J,Walker A S,et al.Aβ-Boronopeptide Bundle of Known Structure As a Vehicle for Polyol Recognition[J].Organic Letters,2013(19):5048-5051.

[44]Alexeev V L,Das S,Finegold D N,et al.Photonic crystal glucose-sensing material for noninvasive monitoring of glucose in tear fluid[J].Clinical Chemistry,2004(12):2353-2360.

[45]Xu Z,Uddin K M A,Kamra T,et al.Fluorescent boronic acid polymer grafted on silica particles for affinity separation of saccharides[J].ACS Applied Materials and Interfaces,2014(3):1406-1414.

[46]Maji S,Vancoillie G,Voorhaar L,et al.RAFT Polymerization of 4-vinylphenylboronic acid as the basis for micellar sugar sensors[J].Macromolecular Rapid Communications,2014(2):214-220.

[47]Zhang C,Losego M D,Braun P V.Hydrogel-based glucose sensors:effects of phenylboronic acid chemical structure on response[J].Chemistry of Materials,2013(15):3239-3250.

[48]Li Y,Zhou S.A simple method to fabricate fluorescent glucose sensor based on dye-complexed microgels[J].Sensors and Actuators B:Chemical,2013(177):792-799.

[49]Tang Z,Guan Y,Zhang Y.Contraction-type glucose-sensitive microgel functionalized with a 2-substituted phenylboronic acid ligand[J].Polymer Chemistry,2014(5):1782-1790.

[50]Zhang X,Guan Y,Zhang Y.Ultrathin hydrogel films for rapid optical biosensing[J].Biomacromolecules,2011(1):92-97.

[51]Zhao L,Ding J,Xiao C,et al.Glucose-sensitive polypeptide micelles for self-regulated insulin release at physiological pH[J].Journal of Materials Chemistry,2012(24):12319-12328.

[52]Zhu X,Gu J,Zhu J,et al.Metal-organic frameworks with boronic acid suspended and their implication for cis-diol moieties vinding[J].Advanced Functional Materials,2015(25):3847-3854.

[53]Chen G,Qiu J,Xu J,et al.A novel probe based on phenylboronic acid functionalized carbon nanotubes for ultrasensitive carbohydrate determination in biofluids and semi-solid biotissues[J].Chemical Science,2016(2):1487-1495.

[54]Liu S,Pan J,Zhu H,et al.Graphene oxide based molecularly imprinted polymers with double recognition abilities:The combination of covalent boronic acid and traditional non-covalent monomers[J].Chemical Engineering Journal,2016(290):220-231.

[55]Qu Z,Zhou X,Gu L,et al.Boronic acid functionalized graphene quantum dots as a fluorescent probe for selective and sensitive glucose determination in microdialysate[J]. Chemical Communications,2013(84):9830-9832.

[56]Shan X,Chai L,Ma J,et al.B-doped carbon quantum dots as a sensitive fluorescence probe for hydrogen peroxide and glucose detection[J].Analyst,2014(10):2322-2325.

[57]Frasconi M,Tel-Vered R,Riskin M,et al.Surface plasmon resonance analysis of antibiotics using imprinted boronic acid-functionalized Au nanoparticle composites[J].Analytical Chemistry,2010(6):2512-2519.

[58]Cao K,Jiang X,Yan S,et al.Phenylboronic acid modified silver nanoparticles for colorimetric dynamic analysis of glucose[J].Biosensors and Bioelectronics,2014(52):188-195.

[59]Wang X,Yang C X,Chen J T,et al.A dual-targeting upconversion nanoplatform for two-color fluorescence imaging-guided photodynamic therapy[J].Analytical Chemistry,2014(7):3263-3267.

[60]張希浩.硼酸功能化磁性材料的制備及其對(duì)目標(biāo)糖蛋白的分離和富集[D].天津:南開大學(xué),2014.

[61]劉贛,楊浩,馬如江,等.基于苯硼酸的葡萄糖響應(yīng)性聚合物材料在胰島素投遞和血糖檢測中的應(yīng)用[J].高分子學(xué)報(bào),2014(9):1161-1173.

[62]Zhang W,Liu W,Li P,et al.A fluorescence nanosensor for glycoproteins with activity based on the molecularly imprinted spatial structure of the target and boronate affinity[J].Angewandte Chemie International Edition,2014(46):12697-12701.

[63]Wang J,Li J,Wang Y,et al.Development of versatile metal-organic framework functionalized magnetic graphene core-shell biocomposite for highly specific recognition of glycopeptides[J].ACS Applied Materials and Interfaces,2016(41):27482-27489.

[64]Wan W,Liang Q,Zhang X,et al.Magnetic metal-organic frameworks for selective enrichment and exclusion of proteins for MALDI-TOF MS analysis[J].Analyst,2016(15):4568-4572.

[65]Yang Q,Zhu Y,Luo B,et al.pH-responsive magnetic metal-organic framework nanocomposites for selective capture and release of glycoproteins[J].Nanoscale,2017(2):527-532.

[66]Sun X,Zhu B,Ji D K,et al.Selective fluorescence detection of monosaccharides using a material composite formed between graphene oxide and boronate-based receptors[J].ACS Applied Materials and Interfaces,2014(13):10078-10082.

[67]Shen P,Xia Y.Synthesis-modification integration:one-step fabrication of boronic acid functionalized carbon dots for fluorescent blood sugar sensing[J].Analytical Chemistry,2014(11):5323-5329.

[68]Ye J,Chen Y,Liu Z.A boronate affinity sandwich assay:an appealing alternative to immunoassays for the determination of glycoproteins[J].Angewandte Chemie International Edition,2014(39):10386-10389.

[69]Zhang W,Liu W,Li P,et al.A fluorescence nanosensor for glycoproteins with activity based on the molecularly imprinted spatial structure of the target and boronate affinity[J].Angewandte Chemie,2014(46):12697-12701.

[70]Anzai J.Recent progress in electrochemical biosensors based on phenylboronic acid and derivatives[J].Materials Science and Engineering:C,2016(67):737-746.