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為糖尿病的持續(xù)監(jiān)測和治療提供有效途徑 北京大學崔悅課題組研制出微針生物傳感裝置
2022年03月10日 13:48:50
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：羊舌木 點擊量：5075
近日，北京大學崔悅課題組首次展示了集成微針生物傳感裝置對糖尿病的連續(xù)監(jiān)測。該裝置采用3D打印工藝、電鍍工藝和酶固定化步驟制造。
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】糖尿病是一種流行慢性代謝性疾病，具有多種臨床表現(xiàn)和并發(fā)癥，是死亡的主要原因之一。連續(xù)血糖監(jiān)測可加強糖尿病管理，通過及時了解血糖水平波動情況來調(diào)整治療方案，可減少住院次數(shù)并節(jié)約醫(yī)療費用，減少無效藥物的使用從而挽救生命。
但是，持續(xù)葡萄糖測試的痛苦就是每次將手指針刺采血來檢測，十分不方便。并且目前可以使用連續(xù)的葡萄糖檢測裝置十分昂貴，需要將傳感器嵌入通過粘合劑固定在適當位置的皮膚中。
時至今日，其實已有不少學者開發(fā)出了用于糖尿病監(jiān)測的微針生物傳感器。如18年WSU 研究團隊開發(fā)了一種3D打印血糖監(jiān)測儀，其穩(wěn)定性和靈敏度，均優(yōu)于傳統(tǒng)制造方法；21年奧地利理工學院團隊與In-Vision合作，聯(lián)合利用高分辨率DLP 3D打印技術(shù)制造出了一系列聚合物微針，能夠用于微創(chuàng)、痛苦較少的連續(xù)血糖監(jiān)測。然而，這些傳感器的血糖檢測范圍仍然有限，這使得對血糖水平高的患者的監(jiān)測不準確，且對實時的葡萄糖濃度的反映不夠靈敏。此外，目前尚未有相關傳感器將工作電極、參比電極和計數(shù)電極集成在同一芯片中。
近日，北京大學崔悅課題組首次展示了集成微針生物傳感裝置對糖尿病的連續(xù)監(jiān)測。該裝置采用3D打印工藝、電鍍工藝和酶固定化步驟制造。將該裝置插入小鼠皮膚真皮層，對正?；蛱悄虿⌒∈笃は缕咸烟撬降谋O(jiān)測具有準確的傳感性能。
該工作設計并使用面投影微立體光刻技術(shù)打印了9×9的微針陣列，微針陣列確保工作電極和皮膚之間有足夠的接觸面積，通過減小器件尺寸，形成穩(wěn)定的傳感器-皮膚界面。在整個傳感器構(gòu)建完成后，將微針插入小鼠皮膚真皮層，在皮下葡萄糖的存在下，工作電極上的酶促反應產(chǎn)生過氧化氫，從而產(chǎn)生電流信號響應。該生物傳感裝置會顯示出可靠和穩(wěn)定的葡萄糖檢測，微加工和電化學鍍步驟使傳感器能夠線性和靈敏地檢測葡萄糖，且檢測范圍得到拓寬。進一步地，將傳感器插入小鼠皮膚真皮層，傳感器在小鼠進食或被注射胰島素的情況下，能夠準確地連續(xù)實時監(jiān)測皮下葡萄糖水平。
該工作的檢測結(jié)果與商業(yè)血糖儀的檢測結(jié)果水平相當。這項研究有望為糖尿病的監(jiān)測和治療提供有效的途徑，同時也為皮下電子設備的基礎研究開辟道路。相關研究結(jié)果以“Continuous monitoring of diabetes with an integrated microneedle biosensing device through 3D printing”為題發(fā)表于《Microsystems & Nanoengineering》。
微針生物傳感器件整體方案及材料表征
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