英國巴斯大學Nat. Nanotechnol.：基于石墨烯的具有路徑選擇性和特異性的無創、透皮葡萄糖監測

【引言】

在世界范圍內，糖尿病的發生率在不斷增高，而人體內血糖濃度的監測成為糖尿病患者護理的基本保障。目前，主要的血糖監測手段是通過手指的侵入式血液采集實現，這種方式必然會帶來一定的疼痛和不適，最近開發的可植入式、微針型傳感器不能適用于大多數的2型糖尿病患者。因而，截止目前，針對糖尿病患者血糖監測的無針方法還沒有相關報道。

【成果簡介】

近日，英國巴斯大學的Adelina Ilie教授課題組，設計并構筑了一種新型體內葡萄糖監測系統，該系統是從皮膚中毛囊的組織液中采集葡萄糖，從而實現無創葡萄糖監測，對于開發針對糖尿病患者等的非侵入式血糖監測具有重要價值。研究還發現，該系統能夠連續監測人體內血糖濃度。該成果以題為"Non-invasive, transdermal, path-selective and specific glucose monitoring via a graphene-based platform"發表在Nature Nanotechnology上。

【圖文導讀】

圖1 基于像素的陣列針對透皮、個體的優先葡萄糖途徑的原理

(a) 優先的葡萄糖路徑（即毛囊）通過個體、微型像素提取-檢測器件來獲取；

(b) 左圖表示每個像素區域內陣列至少有一個工作像素；右圖表示4×4陣列區域內像素有效區域的概率。

圖2 單獨的像素和陣列概念以及提取-檢測操作周期

(a) 通用的單一微型像素的示意圖；

(b) 解構后的三維像素配置；

(c) 柔性基底上2×2陣列示意圖。

圖3 解構像素器件

(a) 典型的電化學葡萄糖傳感器的校準曲線；

(b) 葡萄糖提取與檢測：確定毛囊與非毛囊的葡萄糖提取通量。

圖4 一個在柔性基底上集成的基于CVD石墨烯的2×2像素陣列

(a) 陣列構筑示意圖；

(b) 左圖是像素傳感器對葡萄糖濃度的線性響應；右圖是像素傳感器對葡萄糖、PBS、對乙酰氨基酚和抗壞血酸的響應；

(c) 在豬皮上5分鐘可以提取10 mM葡萄糖；

(d) 左圖是肉眼可見的毛樣之間的關聯；右圖是提取10 mM葡萄糖后檢測到的電流。

圖5 第二代絲網印刷的2×2陣列

(a) 體外豬皮低血糖范圍內的測試；

(b) 健康人體的體內連續葡萄糖監測。

【小結】

本文報道了一種基于柔性基底和石墨烯材料的無創、透皮且具有路徑選擇性的葡萄糖監測平臺，其能夠連續6小時實現對人體內血糖的測試和跟蹤。基于石墨烯的葡萄糖監測平臺具有廉價、靈活和高通量等優勢，而且有望推動人體內葡糖糖濃度的非侵入式監測。

文獻鏈接：Non-invasive, transdermal, path-selective and specific glucose monitoring via a graphene-based platform?(Nat. Nanotechnol. 2018, DOI: 10.1038/s41565-018-0112-4)

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