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由半導(dǎo)體塑料制成的低成本傳感器可用于診斷或監(jiān)測(cè)廣泛的健康狀況，包括外科并發(fā)癥或神經(jīng)退行性疾病。該傳感器是由英國(guó)劍橋大學(xué)和沙特阿拉伯國(guó)王阿卜杜拉科技大學(xué)(KAUST)領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組開發(fā)的。
劍橋大學(xué)在一份新聞稿中報(bào)道說，該傳感器可以測(cè)量在汗液、眼淚、唾液或血液中存在的關(guān)鍵代謝物的數(shù)量，如乳酸或葡萄糖。當(dāng)與診斷設(shè)備結(jié)合在一起時(shí)，傳感器可以讓健康狀況得到快速、廉價(jià)和準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)。
研究人員使用了半導(dǎo)體塑料，這種塑料正在被開發(fā)用于太陽能電池和柔性電子器件，但尚未在生物應(yīng)用中廣泛應(yīng)用。由于該傳感器不包含金或鉑等金屬，因此可以以低成本制造它并且可以很容易地結(jié)合到柔性和可伸縮的基片上，從而實(shí)現(xiàn)可穿戴或可植入傳感應(yīng)用。這項(xiàng)研究發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上。
“在我們的工作中，我們克服了傳統(tǒng)電化學(xué)生物傳感器的許多局限性，這些傳感器將酶作為傳感材料?！痹撗芯康牡谝蛔髡?、劍橋大學(xué)化學(xué)工程與生物技術(shù)系的博士后研究員安娜-瑪麗亞·帕帕博士(Anna-Maria Pappa)說?！霸趥鹘y(tǒng)的生物傳感器中，傳感器電極與傳感材料之間的通信不是很有效，因此需要添加分子導(dǎo)線以促進(jìn)和‘增強(qiáng)’信號(hào)?！?/span>
為了構(gòu)建傳感器，帕帕博士和她的同事們使用了倫敦帝國(guó)理工學(xué)院研制的一種合成聚合物，它可以作為一種分子導(dǎo)線，直接接收電化學(xué)反應(yīng)過程中產(chǎn)生的電子。當(dāng)物質(zhì)與液體(如汗水、眼淚或血液)接觸時(shí)，它會(huì)吸收離子和膨脹，并與液體結(jié)合。與傳統(tǒng)的金屬電極傳感器相比，這使得傳感器的靈敏度大大提高。
該傳感器的初始測(cè)試用于測(cè)量乳酸水平，這在健身應(yīng)用中很有用，也可用于術(shù)后患者的監(jiān)測(cè)。然而，根據(jù)研究人員的說法，通過加入適當(dāng)?shù)拿?，傳感器可以很容易地被修改以檢測(cè)其他代謝物，如葡萄糖或膽固醇。傳感器的可檢測(cè)濃度范圍可以通過改變?cè)O(shè)備的幾何形狀進(jìn)行調(diào)整。
帕帕博士說:“植入式裝置可以讓我們?cè)趬毫l件下實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大腦的新陳代謝活動(dòng)，比如癲癇發(fā)作期間或發(fā)作前，并可用于預(yù)測(cè)癲癇發(fā)作或評(píng)估治療?！毖芯咳藛T現(xiàn)在計(jì)劃開發(fā)傳感器來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)人體細(xì)胞體外的代謝活動(dòng)。
這項(xiàng)研究由瑪麗·居里基金會(huì)(Marie Curie Foundation)、科大資助研究辦公室(KAUST Office of Sponsored research)以及工程和物理科學(xué)研究委員會(huì)(Engineering and Physical Sciences research Council)資助。