一種新型的非侵入式可穿戴眼貼生物傳感器

近日，東北師范大學(xué)楊麗教授課題組開(kāi)發(fā)了一種新型的非侵入式可穿戴眼貼生物傳感器，用于同時(shí)檢測(cè)眼淚中的多種關(guān)鍵生物標(biāo)志物（氫離子、蛋白質(zhì)、抗壞血酸和葡萄糖）。該方法僅需一滴眼淚（約20μL），反應(yīng)時(shí)間為30s。使用該方法對(duì)人體進(jìn)行眼淚檢測(cè)，結(jié)果顯示與使用檢測(cè)試劑盒進(jìn)行的平行測(cè)量有良好的相關(guān)性。相關(guān)工作以“Wearable Eye Patch Biosensor for Noninvasive and Simultaneous Detection of Multiple Biomarkers in Human Tears”為題發(fā)表在Analytical Chemistry上。

圖1 （A）眼貼生物傳感器設(shè)計(jì)原理圖；（B）眼貼生物傳感器圖像；（C-E）眼貼眼貼在拉伸（C）、扭轉(zhuǎn)（D）或彎曲（E）行為方面的機(jī)械靈活性；（F）使用眼貼生物傳感器（AA：抗壞血酸，Alb：白蛋白，Glu：葡萄糖）的測(cè)定過(guò)程示意圖；（G）使用半定量卡片分析或使用智能手機(jī)進(jìn)行定量分析。

具體來(lái)看，該生物傳感器設(shè)計(jì)獨(dú)特，是一種方便使用的“眼貼”，可以輕松舒適地貼合在眼睛下面。避免像基于隱形眼鏡的生物傳感平臺(tái)那樣直接接觸眼睛。眼貼上的不同感應(yīng)區(qū)域被特定的顯色試劑修飾，以選擇性地測(cè)定眼淚中的氫離子（pH）、蛋白質(zhì)、抗壞血酸和葡萄糖。

圖2 測(cè)定眼淚中pH（A）、白蛋白（B）、低濃度（C）和高濃度（D）抗壞血酸（AA）和葡萄糖（E）的比色反應(yīng)機(jī)制。

圖3 試樣體積的影響（A）和眼淚試樣完全滲入感測(cè)區(qū)域所需的時(shí)間（B），插圖顯示了將稀釋了20倍的藍(lán)色墨水的樣品填入入口，并通過(guò)通道流入反應(yīng)區(qū)所拍攝的照片。

該方法僅需一滴眼淚（約20μL），僅需2秒就可完全滲透到眼貼內(nèi)，到達(dá)用特定顯色試劑修飾的不同感測(cè)區(qū)域。經(jīng)過(guò)30秒的反應(yīng)時(shí)間，從眼貼上的每個(gè)感知區(qū)域產(chǎn)生的顏色信號(hào)被捕捉并使用智能手機(jī)分析，以實(shí)現(xiàn)快速和準(zhǔn)確的生物標(biāo)志物檢測(cè)。

圖4 使用眼貼生物傳感器（紅色）和標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)試劑盒（藍(lán)色）測(cè)量5名成年志愿者淚液生物標(biāo)志物的含量：（A）pH值；（B）蛋白質(zhì)；（C）抗壞血酸；（D）空腹或餐后葡萄糖；（E）在飯前或飯后，使用眼貼生物傳感器測(cè)量的淚液血糖與使用血糖儀測(cè)量的血糖之間的相關(guān)性。

總體而言，所提出的眼貼生物傳感器在無(wú)創(chuàng)性檢測(cè)各種淚液生物標(biāo)志物方面具有巨大的潛力和多功能性，促進(jìn)了基于淚液的無(wú)創(chuàng)性穿戴式生物傳感器在新興的個(gè)人衛(wèi)生保健和臨床監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1021/acs.analchem.2c00614

審核編輯 ：李倩