糖尿病已成為全球最重要的慢性疾病之一,患者數量持續增長。對于糖尿病患者而言,血糖監測不僅決定著日常飲食和藥物治療,更直接關系到長期并發癥的預防。然而,目前臨床最常用的血糖檢測方式仍然依賴指尖采血或靜脈采血,即使近年來連續葡萄糖監測(CGM)技術不斷發展,大多數產品依然需要將傳感器植入皮下組織,不可避免地存在疼痛、感染風險、長期佩戴舒適性不足以及使用成本較高等問題。與傳統的酶傳感器相比,無酶電化學傳感器具有更好的化學穩定性、更長的使用壽命以及更強的環境適應能力,因此近年來受到廣泛關注。然而,無酶檢測仍然面臨催化活性不足、檢測靈敏度有限以及復雜汗液環境干擾等問題。因此,尋找真正無創、舒適、可連續監測的新型葡萄糖檢測技術,已成為國際生物傳感領域的重要研究方向。據麥姆斯咨詢介紹,近日,貴州大學和貴州省材料產業技術研究院的研究團隊提出了一種融合微流控芯片、納米催化材料和柔性電子的新型可穿戴汗液葡萄糖檢測系統。研究團隊開發出一種基于納米復合材料的無酶電化學傳感器,并將其與納米纖維微流控芯片集成,實現汗液的自動采集、連續傳輸以及葡萄糖實時檢測,為未來無創連續血糖監測提供了一種兼具高性能和高集成度的新路線。相關研究成果已經以“A wearable PEDTM/rGO/AuNPs non-enzymatic sensor integrated with nanofiber microfluidic chip for sweat collection and continuous glucose monitoring”為題,發表于Microchimica Acta期刊。為解決上述難題,研究人員設計了由羥甲基功能化聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDTM)、還原氧化石墨烯(rGO)以及金納米顆粒(AuNPs)組成的新型復合催化體系。三種材料相互協同,不僅提升了電子傳輸效率,還顯著增強了葡萄糖氧化反應的催化能力。圖2 PEDTM/rGO/AuNPs電極工作機制示意圖研究結果顯示,該復合材料在僅0.2 V的低工作電位下即可實現葡萄糖檢測,有效降低了其他電活性物質帶來的干擾。同時,傳感器獲得了高達362 μA·mM?1·cm?2的檢測靈敏度,最低檢測限達到6.2 μM,能夠覆蓋人體汗液中葡萄糖的典型濃度范圍。這意味著,即使汗液中葡萄糖濃度遠低于血液,也能夠實現準確識別,為汗液替代血液進行葡萄糖監測奠定了基礎。除了高性能傳感材料,該研究的另一項重要創新來自微流控芯片的設計。研究人員采用SDS/NaOH/PI納米纖維膜構建柔性微流控汗液采集系統。該微流控芯片能夠依靠毛細作用主動收集人體汗液,并將新鮮汗液持續輸送至檢測區域,無需外接泵即可實現穩定流動。圖3 微流控芯片和柔性電極組成的可穿戴汗液葡萄糖檢測系統該設計有效解決了傳統汗液檢測中汗液蒸發、樣品污染、采樣不穩定以及檢測結果重復性不足等問題。同時,納米纖維材料具有優異的柔韌性和透氣性,可與人體皮膚緊密貼合,在運動或日常活動過程中保持穩定工作,為長期連續監測創造了條件。為了進一步提升系統的應用價值,研究團隊還將傳感器與便攜式即時檢測(POCT)設備進行了集成。整個檢測系統不僅能夠實時采集電化學信號,還可以實現現場快速讀取,為未來開發智能穿戴設備和移動醫療平臺提供了重要基礎。在人體測試中,研究人員同步測量了汗液葡萄糖與血糖水平。結果表明,兩者之間具有良好的相關性,說明汗液葡萄糖能夠較好地反映人體血糖變化趨勢。雖然汗液葡萄糖濃度會受到個體差異、出汗速率以及皮膚狀態等因素影響,但研究結果證明,該傳感平臺傳感器獲得了高達362 μA·mM?1·cm?2的檢測靈敏度,最低檢測限達到6.2 μM,已經具備較好的實際應用潛力,為建立無創血糖監測模型提供了可靠依據。圖4 應用所開發的可穿戴汗液葡萄糖檢測系統進行實時檢測總結而言,該研究為無創連續血糖監測提供了一種創新解決方案,通過PEDTM/rGO/AuNPs復合催化材料與納米纖維微流控芯片的深度集成,成功實現了高靈敏度、低檢測限、低工作電位的汗液葡萄糖實時檢測,并驗證了其與血糖變化之間的良好相關性。隨著柔性電子、微流控芯片、人工智能健康分析及可穿戴醫療設備的不斷發展,這類新型汗液生物傳感平臺有望成為未來糖尿病管理、個體健康監測以及精準醫療的重要組成部分,也將推動無創生物檢測技術邁向更加智能化、連續化和產業化的發展階段。https://doi.org/10.1007/s00604-026-08264-4《面向可穿戴設備的傳感器和執行器-2025版》
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