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美国研制新型生物传感器:无创检测糖尿病,灵敏度创纪录

近日,美国普渡大学等机构的研究人员成功开发出一种新型生物传感器,能够以非侵入方式检测人体唾液和眼泪中的极低浓度葡萄糖,为糖尿病无创检测带来突破。相关研究论文发表在《先进功能材料》杂志上。

目前大多数传感器只能测量血液中的葡萄糖,而无法检测眼泪和唾液中的葡萄糖浓度。新方法可应用于唾液、眼泪、血液和尿液,此前尚未有传感器能同时覆盖这些体液。该传感器由三个核心部分组成:石墨烯纳米片层、铂纳米粒子和葡萄糖氧化酶。其中,石墨烯纳米片形似微小的玫瑰花瓣,每片花瓣包含多个堆叠的石墨烯层,边缘悬挂的不完整化学键使铂纳米粒子能够附着。纳米片与铂纳米粒子结合形成电极,葡萄糖氧化酶随后附着在铂纳米粒子上。酶将葡萄糖转化为过氧化物,并在电极上产生电信号。

传统纳米结构生物传感器的制备需要光刻、化学处理、蚀刻等复杂步骤,而新型传感器的纳米片花瓣可在任意表面生长,无需这些繁琐工艺,因此具有商业化潜力。除了糖尿病检测,该技术还可通过替换酶来检测其他化合物,例如用谷氨酸氧化酶检测神经递质谷氨酸(用于帕金森症和阿尔茨海默症),或用乙醇氧化酶监测体内酒精含量。其应用范围广泛,且兼具快速和便携优势。

研究人员表示,这是首次在如此宽的检测范围内实现如此低的传感极限。该传感器可探测到0.3微摩尔的葡萄糖浓度,灵敏度优于其他基于石墨烯、碳纳米管或金属纳米粒子的电化学生物传感器。此外,传感器能区分葡萄糖与其他常见干扰化合物(如尿酸、抗坏血酸和对乙酰氨基酚)的信号,这些化合物具有电化学活性,可能产生干扰信号。

(责任编辑:泉水)