無(wú)創(chuàng)血糖測(cè)量方法_超薄柔性生物傳感器擺脫“扎手指”

自我血糖監(jiān)控是糖尿病管理的重要部分。糖尿病患者在日常生活中，經(jīng)常需要通過(guò)血糖儀進(jìn)行手指采血來(lái)檢測(cè)血糖。每天在采血部位進(jìn)行針扎取血，給患者帶來(lái)的不僅是肉體上的疼痛，更有心理上的緊張與焦慮。而清華大學(xué)航天航空學(xué)院柔性電子技術(shù)研究中心馮雪課題組的新研究，可能讓全球四億糖尿病患者擺脫“扎手指”血糖測(cè)量法，采用無(wú)創(chuàng)血糖測(cè)量以進(jìn)行血糖的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。該研究成果于近日在《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）上發(fā)表。

這種基于力學(xué)—化學(xué)耦合原理的電化學(xué)雙通道無(wú)創(chuàng)血糖測(cè)量方法，利用可以與人體自然共型貼附的超薄柔性電子器件，對(duì)皮膚表面施加微弱的電場(chǎng)，通過(guò)離子導(dǎo)入的方式改變組織液滲透壓，調(diào)控血液與組織液滲透和重吸收的平衡關(guān)系，驅(qū)使血管中的葡萄糖流出血管，并按照設(shè)計(jì)路徑主動(dòng)、定向地滲流和擴(kuò)散到皮膚表面，繼而通過(guò)只有3.8微米厚的超薄柔性生物傳感器件進(jìn)行實(shí)時(shí)、原位的高精度測(cè)量。

為了實(shí)現(xiàn)皮膚表面的微量葡萄糖的精準(zhǔn)測(cè)量，馮雪課題組在1.2微米厚的薄膜上制備了具有四層功能層的類皮膚生物傳感器。他們通過(guò)在器件表面制備微結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了納米級(jí)厚度的電子介體的電化學(xué)沉積；同時(shí)利用基于液體表面張力和蒸發(fā)毛細(xì)力的仿生液滴轉(zhuǎn)印方法，利用自驅(qū)動(dòng)的方式將多層超薄生物傳感器從制備基底上無(wú)損地剝離下來(lái)，實(shí)現(xiàn)整體厚度只有3.8微米的類皮膚柔性生物傳感器的制備。該傳感器對(duì)葡萄糖測(cè)量靈敏度、特異性很高，重復(fù)測(cè)量誤差小于1%。

臨床實(shí)驗(yàn)表明，無(wú)創(chuàng)血糖測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量結(jié)果與血糖儀測(cè)量結(jié)果的相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.9以上，達(dá)到了醫(yī)療級(jí)監(jiān)測(cè)和診斷的標(biāo)準(zhǔn)，具有巨大應(yīng)用潛力。

該成果相關(guān)內(nèi)容已經(jīng)被《科學(xué)進(jìn)展》媒體團(tuán)隊(duì)（Science Advances Press Package Team）推薦給《紐約時(shí)報(bào)》《華爾街日?qǐng)?bào)》《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》等國(guó)際知名媒體。2017年12月21日，國(guó)際電氣與電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）的旗艦出版物《科技縱覽》（IEEE Spectrum）對(duì)該論文率先進(jìn)行了專題報(bào)道，來(lái)自普渡大學(xué)和青少年糖尿病研究基金會(huì)（JDRF）的研究人員給予高度評(píng)價(jià)。文章發(fā)表后，被來(lái)自美、英、意、俄等全球多家媒體報(bào)道，引起廣泛反響。