美制成可探测唾液及眼泪中的葡萄糖浓度的新型生物传感器0曲面丝印机
发布时间:2022-10-20 19:01:37
美制成可探测唾液及眼泪中的葡萄糖浓度的新型生物传感器
美制成可探测唾液及眼泪中的葡萄糖浓度的新型生物传感器 中国科技网讯 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。
中枢神经系统几乎全部依赖血糖的供应作为能源,一旦血糖下降到80毫克%时可能出现糖尿现象。工业上葡萄糖由淀粉水解制得,60年代应用微生物酶法生产葡萄糖。这是一项重大革新,比酸水解法有明显的优点。在生产中原料不必精制,不需耐酸、耐压的设备,而且糖液无苦味,产糖率高。葡萄糖在医学上主要用作注射用营养剂(葡萄糖注射液);食品工业上葡萄糖经异构酶处理后可制造果糖,尤其是含果糖42%的果葡糖浆,其甜度同蔗糖,已成为当前制糖工业的重要产品。 葡萄糖是生物体内新陈代谢不可缺少的营养物质。它的氧化反应放出的热量是人类生命活动所需能量的重要来源。在食品、医药工业上可直接使用,在印染制革工业中作还原剂,在制镜工业和热水瓶胆镀银工艺中常用葡萄糖作还原剂。工业上还大量用葡萄糖为原料合成维生素C(抗坏血酸)。
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