摘要

近日，北京大學(xué)楊莉、崔悅課題組首次展示了集成微針的Bio傳感器對(duì)葡萄糖的連續(xù)監(jiān)測(cè)。該傳感器采用3D打印技術(shù)、電鍍工藝和酶固定化步驟制造。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該傳感器與商業(yè)blood glucose meter的檢測(cè)結(jié)果水平相當(dāng)。這項(xiàng)研究工作有望為diabetes的連續(xù)監(jiān)測(cè)和治療提供有效的途徑，同時(shí)也為皮下電子設(shè)備的基礎(chǔ)研究開(kāi)辟新的道路。

圖文導(dǎo)讀

圖1 基于微針的生物傳感器整體方案及材料表征。

該工作設(shè)計(jì)并使用面投影微立體光刻技術(shù)打印了9×9的微針陣列，單個(gè)微針的結(jié)構(gòu)為錐形。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(guò)減小器件尺寸，形成穩(wěn)定的傳感器-皮膚界面。微針Bio傳感器采用雙電極結(jié)構(gòu)，包括普魯士藍(lán)涂層的Au工作電極和Ag/AgCl計(jì)數(shù)器/參比電極。每個(gè)電極占據(jù)一定的微針陣列，使用磁控濺射在微針表面鍍上Au或Ag，Ag/AgCl層由Ag層的氯化作用得到，Au電極上的普魯士藍(lán)涂層采用電鍍工藝制得。最后，將葡萄糖氧化酶固定在傳感器的Au工作電極上。

在皮下葡萄糖的存在下，工作電極上的酶促反應(yīng)產(chǎn)生H2O2，從而產(chǎn)生電流信號(hào)響應(yīng)。該生物傳感器在緩沖溶液、等離子體和模擬ISF中顯示出可靠和穩(wěn)定的葡萄糖檢測(cè)，微加工和電化學(xué)鍍步驟使傳感器能夠線性和靈敏地檢測(cè)葡萄糖，且檢測(cè)范圍得到拓寬。

圖2 微針陣列傳感器的制備工藝及其檢測(cè)H2O2的性能。

圖3 生物傳感器在不同環(huán)境下的選擇性和穩(wěn)定性。

圖4 采用Bio傳感器對(duì)不同溶液中的葡萄糖進(jìn)行體外傳感。

相關(guān)論文以題為“Continuous monitoring of diabetes with an integrated microneedle biosensing device through 3D printing”發(fā)表于在《微系統(tǒng)與納米工程（英文版）（Microsystems & Nanoengineering）》期刊上。通訊作者是北京大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院楊莉研究員、北京大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院崔悅副教授。

參考文獻(xiàn)：

doi.org/10.1038/s41378-021-00302-w