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科学家制成新型生物传感器

科学家制成新型生物传感器

据物理学家组织网近日报道,美国普渡大学等机构的研究人员制成了新型生物传感器,能够以非侵入的方式进行糖尿病测试,探测出人体唾液和眼泪中极低的葡萄糖浓度。这项技术无需过于繁复的生产步骤,从而可降低传感器的制造成本,并可能帮助消除或降低利用针刺进行糖尿病测试的几率。相关研究论文发表在《先进功能材料》杂志上。

目前的大多数传感器都能测量血液中的葡萄糖,但却不能探测眼泪和唾液中的葡萄糖浓度,而新方法能够应用于唾液、眼泪、血液和尿液中,这在之前还未被证实过。

新型生物传感器包括3个主要部分:石墨烯制成的纳米片层、铂纳米粒子和葡萄糖氧化酶。其中的纳米片仿若微小的玫瑰花瓣,每片花瓣均包含着多个堆叠的石墨烯层。花瓣的边缘也悬挂着不完整的化学键,使铂纳米粒子可以附着在这里。纳米片和铂纳米粒子相结合能够形成电极,随后葡萄糖氧化酶也可附着在铂纳米粒子上。酶能将葡萄糖转化为过氧化物,并且在电极上产生一个信号。

通常情况下,在获得具有纳米结构的生物传感器成品前,需要经历复杂的处理步骤,其中包括光刻、化学处理、蚀刻等。而这些纳米片花瓣的好处就是,它们能够在任一表面上生长,也无需经历这些步骤,因此可称得上是商业化的理想选择。

除了糖尿病测试,此项技术还可用于感测多种化合物以契合其他的医疗状况。例如可将葡萄糖氧化酶替换为谷氨酸氧化酶来测量神经递质谷氨酸,以进行帕金森症和阿尔茨海默症的测试,或是使用乙醇氧化酶来监测体内的酒精。其不仅应用范围很广,同时还兼具快速和便携的优势。

研究人员称,这是首次在这么宽的检测范围内发现如此低的传感极限。这种探测器能探测到浓度为0.3微摩尔的葡萄糖,比其他基于石墨烯、碳纳米管或金属纳米粒子等材质的电气化学生物传感器更为敏感。

此外,这款传感器还能区分源自葡萄糖和其他化合物的信号,如一般存在于血液中的尿酸、抗坏血酸和对乙酰氨基酚等化合物,其通常会导致对传感器的干扰。此外,这些化合物还具有电化学活性,这意味它们自己就能产生电子信号,而不用像葡萄糖一样,需要和酶发生反应后才能生成单个信号。(来源:科技日报 张巍巍)