納米結構晶體管——糖尿病患者的福音

材料牛注：傳統的葡萄糖傳感器僅能實時檢測血糖高低，來自俄勒岡州立大學的研究團隊致力于將葡萄糖傳感器與隱形眼鏡有機結合，實現實時檢測和注射胰島素的雙重功能，納米結構晶體管在這一技術中起到至關重要的作用。

各種納米材料已經被用于可以幫助糖尿病患者監測實時血糖水平高低的新型葡萄糖傳感器。目前已有多種技術將納米材料溶入隱形眼鏡以獲得各種新性能。

如今，俄勒岡州立大學（OSU）的研究團隊將納米功能的隱形眼鏡和葡萄糖傳感器集成到單一元件，這個元件可能在未來實現檢測血糖和控制胰島素注射時間的雙重功能。研究人員指出元件將會以透明傳感器的形式嵌入隱形眼鏡。

透明傳感器的關鍵是由銦鎵鋅氧化物制成的納米結構場效應晶體管，這種晶體管可以簡稱為IGZO-FET。IGZO-FET的歷史可以追溯到2014年在東京的研究人員首次發現由銦鎵鋅氧化物制成的晶體管。這些IGZO晶體管的巨大潛力在于它們的透明度，顯示器制造商開發出這種晶體管是為了用它們來驅動LCD和OLED顯示器的像素。

在最近OSU的研究中，IGZO最吸引研究團隊的性能正是它的透明度。OSU的化學工程教授，研究團隊成員之一的Greg Herman在新聞報告中說道：“我們可以實現傳感器工作時的完全透明化。”

通過Nanoscale雜志對于此項研究的描述，OSU團隊使用緊密堆疊的六邊形IGZO FET網絡對IGZO進行圖案化處理。使用的圖案化技術包括膠體光刻和電子噴射印刷，因此研究人員相信這種FET的制造成本是相當低廉的。

在實際操作中，研究人員發現了晶體管的漏極和源極隨著葡萄糖濃度的增加呈現出電導降低的現象。研究人員通過實際測量證實，納米結構IGZO FETs在檢測葡萄糖水平變化方面比非納米結構IGZO更靈敏。

“我們將一系列傳感器集成到水晶體中，并進行諸多測試：如壓力激素，尿酸，綠內障壓力感測，以及其余類似指標測試。”Herman接著說道，“我們可以監測許多眼淚中的化合物。且由于傳感器是透明的，這種監測并不會阻礙視力。因此也在隱形眼鏡上獲得了更多的感測空間。”

雖然OSU研究人員成功使用透明材料IGZO研制出傳感器，但葡萄糖監測只是他們長期目標里的一部分。除此之外，他們還希望能夠根據葡萄糖指標讀數提供正確劑量的胰島素。這項技術還需要開發具有人工胰腺功能的泵送裝置，以及將葡萄糖讀數發送到人工胰腺的通信系統。目前這項技術還停留在設想層面。

Herman補充說道：“我們下一步要做的是充分拓展通信方面的功能，團隊將致力于將感測和通信元件應用到整副隱形眼鏡。”

原文鏈接: Nanostructred Transistor Enables Glucose Sensing Contact Lens.

文獻鏈接：A field effect glucose sensor with a nanostructured amorphous In–Ga–Zn–O network.

本文由編輯部丁菲菲供稿，馬秋晨翻譯，時冰遙審核，點我加入材料人編輯部。

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