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  糖尿病是一種以多種病因誘發(fā)，以高血糖為特征的代謝紊亂綜合癥。據(jù)世界衛(wèi)生組織的報(bào)告顯示糖尿病患者的數(shù)量迅速增長，到2030年總?cè)藬?shù)將達(dá)到5.78億。糖尿病是不能完全治愈的疾病，只能通過控制血糖水平以減緩病情發(fā)展，減少并發(fā)癥的發(fā)生。而可穿戴式非侵入性葡萄糖傳感器可以為人類提供一種無痛且便攜式的方式來監(jiān)測其血糖并管理其健康狀況，因此引起了人們的極大關(guān)注。通過檢測反向離子電滲法（RI）提取的組織液（ISF）中的葡萄糖，非侵入性人體葡萄糖傳感器已得到廣泛關(guān)注，但是當(dāng)前的挑戰(zhàn)是其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和連續(xù)監(jiān)測的不穩(wěn)定性。

圖 1 PEDOT:PSS/DF/PB/GO_X傳感器的制備；及利用反離子電滲的原理在人體皮膚表面進(jìn)行無創(chuàng)穿戴式血糖監(jiān)測的示意圖，監(jiān)測結(jié)果與商用血糖儀的結(jié)果進(jìn)行比對。

  近日，溫州醫(yī)科大學(xué)王毅研究員團(tuán)隊(duì)開發(fā)了基于PEDOT:PSS導(dǎo)電水凝膠與普魯士藍(lán)納米顆粒結(jié)合的電化學(xué)生物傳感器，利用反離子電滲的原理將組織液中的葡萄糖電滲到皮膚表面，將傳感芯片貼敷于人體皮膚表面進(jìn)行無創(chuàng)連續(xù)監(jiān)測葡萄糖（圖1）。通過一系列表征（圖2-5，此處略），證明了在導(dǎo)電水凝膠PEDOT:PSS中加入二甲亞砜(DMSO)、Zonyl FS-300，有效地?cái)U(kuò)展PEDOT:PSS聚合物鏈，提高了電子傳遞速率，改善了普魯士藍(lán)納米顆粒（PBNPs）在水凝膠中的均勻分布。通過電化學(xué)IT測試（圖6a），確定了基于PEDOT:PSS導(dǎo)電水凝膠與普魯士藍(lán)納米顆粒結(jié)合的電化學(xué)生物傳感器傳感線性范圍為1~243 μM (340.1 μA mM^-1 cm^-2 ，R² = 0.985)，243~3243 μM (184.3 μA mM^-1 cm^-2，R² = 0.996)，LOD為0.85 μM（圖6b）。同時(shí)，該P(yáng)EDOT:PSS導(dǎo)電水凝膠與普魯士藍(lán)納米顆粒結(jié)合的電化學(xué)生物傳感器展現(xiàn)了很好的特異性，在血清中表現(xiàn)出優(yōu)良的電化學(xué)行為，檢測結(jié)果與商業(yè)血糖儀相當(dāng)（圖6c-d）。最后，利用基于PEDOT:PSS導(dǎo)電水凝膠與普魯士藍(lán)納米顆粒結(jié)合的電化學(xué)生物傳感器進(jìn)行體表葡萄糖測試（圖7）。結(jié)果顯示：與指尖靜脈血糖結(jié)果對比，具有很好的相關(guān)性。

圖6 a）監(jiān)測葡萄糖的I-T曲線（濃度范圍：1 μM, 10 μM, 100 μM to 1000 μM）。b) 監(jiān)測葡萄糖的標(biāo)準(zhǔn)曲線。c) 對該傳感器加入葡萄糖的干擾分子，進(jìn)行選擇性測試。d) 分別在PBS和兔子血清中監(jiān)測葡萄糖得到的I-T響應(yīng)曲線。

圖7 a-b) 穿戴式無創(chuàng)監(jiān)測葡萄糖和c) 商用指尖扎血的血糖儀檢測葡萄糖的示意圖。d) 利用此傳感器實(shí)時(shí)無創(chuàng)監(jiān)測葡萄糖。e-f）對兩位志愿者，每隔小時(shí)進(jìn)行一次無創(chuàng)組織液葡萄糖的電流監(jiān)測，同時(shí)在提取組織液葡萄糖前15min測量血糖。g) 根據(jù)f圖得到電流響應(yīng)與血糖濃度的關(guān)系曲線。

  以上結(jié)果發(fā)表在Chemical Engineering Journal（2022，431，134109）。論文的第一作者為溫州醫(yī)科大學(xué)和中國科學(xué)院大學(xué)溫州研究院的徐長順和姜丹鋒，通訊作者為張慶文副研究員和王毅研究員。該論文獲浙江省自然科學(xué)基金杰出青年基金（LR19H180001）等基金的資助。

  論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.134109