一種連續(xù)測(cè)量汗液中葡萄糖的可穿戴電化學(xué)汗液生物傳感器

隨著全球糖尿病發(fā)病率的持續(xù)增長(zhǎng)，市場(chǎng)對(duì)無(wú)創(chuàng)血糖測(cè)量方法的需求越來(lái)越高。盡管已經(jīng)進(jìn)行了無(wú)數(shù)次嘗試，但目前仍然沒有真正商業(yè)可行的無(wú)創(chuàng)連續(xù)血糖監(jiān)測(cè)儀。

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，美國(guó)賓夕法尼亞州立大學(xué)（Penn State University）的研究人員開發(fā)了一種可穿戴電化學(xué)汗液生物傳感器，該傳感器有望為連續(xù)血糖監(jiān)測(cè)提供一種低成本、高靈敏度的平臺(tái)。近日，該研究成果已經(jīng)發(fā)表于Advanced Functional Materials期刊。研究人員開發(fā)的這種汗液生物傳感器整合了激光誘導(dǎo)石墨烯（LIG）納米復(fù)合電極和用于汗液采集的微流控網(wǎng)格。

研究人員基于新型可穿戴傳感器開發(fā)的皮膚貼片，能夠持續(xù)數(shù)周監(jiān)測(cè)汗液中的葡萄糖水平

激光誘導(dǎo)石墨烯（LIG）

利用汗液檢測(cè)生物標(biāo)志物的電化學(xué)生物傳感器，在商業(yè)化方面仍然面臨許多重大挑戰(zhàn)。人體汗液的鹽度、pH值和溫度因個(gè)體情況而異，因此可能會(huì)影響生物傳感器的讀出。此外，汗液中生物標(biāo)志物的濃度通常低于血液或間質(zhì)液中的濃度。

美國(guó)賓夕法尼亞州立大學(xué)副研究員、該論文作者Farnaz Lorestani及其同事決定將激光誘導(dǎo)石墨烯（LIG）——通過(guò)直接激光寫入制造的3D多孔碳基納米材料，作為生物傳感器電極材料進(jìn)行研究。自2014年被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，LIG已成為一種很有前景的技術(shù)，與傳統(tǒng)基于濕法化學(xué)的加工方法相比，LIG大大降低了生產(chǎn)成本。

微流控非酶汗液分析貼片的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用示意圖

Lorestani說(shuō)：“多孔激光誘導(dǎo)石墨烯的靈敏度和穩(wěn)定性有限，這對(duì)準(zhǔn)確檢測(cè)汗液或其它生物流體中的微量生物標(biāo)志物提出了挑戰(zhàn)。為此，我們開發(fā)了一種高靈敏度、高選擇性、高成本效益且耐用的柔性傳感平臺(tái)，可用于持續(xù)、精確的醫(yī)療保健監(jiān)測(cè)?！?/p>

下一代生物傳感器

該傳感器在常規(guī)環(huán)境下能夠在21天內(nèi)保持91%以上的靈敏度。

該傳感器包括三個(gè)主要組件：一個(gè)基于LIG的具有三個(gè)電極的電化學(xué)葡萄糖和pH傳感器、一個(gè)基于LIG的溫度傳感器以及一個(gè)用于汗液采集的可拉伸微流控網(wǎng)格。研究人員采用簡(jiǎn)單的等離子體和激光處理在多孔石墨烯電極上構(gòu)建了導(dǎo)電納米材料的3D網(wǎng)絡(luò)。

激光處理LIG納米復(fù)合材料的表征

Lorestani解釋道：“這形成了一個(gè)導(dǎo)電材料的3D網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)促進(jìn)電子轉(zhuǎn)移進(jìn)行葡萄糖和其他生物標(biāo)志物的非酶檢測(cè)，從而提高了靈敏度和穩(wěn)定性。當(dāng)與基于柔性多孔石墨烯的pH和溫度傳感器相結(jié)合，這種可穿戴器件可以根據(jù)溫度和pH讀出來(lái)校準(zhǔn)葡萄糖測(cè)量值（因?yàn)檫@兩者都會(huì)影響葡萄糖傳感器的性能）?！?/p>

通過(guò)人造汗液率先校準(zhǔn)傳感器后，研究人員在飯后兩小時(shí)的身體測(cè)量中，用商業(yè)血糖儀對(duì)其進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果證明，該傳感器在常規(guī)環(huán)境條件下能夠在21天內(nèi)保持91%以上的靈敏度。

Lorestani說(shuō)：“這種基于高靈敏度、穩(wěn)定納米材料的柔性傳感平臺(tái)，有望構(gòu)建下一代先進(jìn)傳感器，用于連續(xù)、無(wú)創(chuàng)監(jiān)測(cè)多種生物標(biāo)志物和生理信號(hào)?！?/p>

審核編輯：劉清