研究人員開發支持低成本醫療監控和診斷的塑料傳感器
http://m.e4s72.cn 2018-06-28 09:05:56 塑商匯
由半導體塑料制成的低成本傳感器可用于診斷或監測廣泛的健康狀況，包括外科并發癥或神經退行性疾病。該傳感器是由英國劍橋大學和沙特阿拉伯國王阿卜杜拉科技大學(KAUST)領導的一個研究小組開發的。
劍橋大學在一份新聞稿中報道說，該傳感器可以測量在汗液、眼淚、唾液或血液中存在的關鍵代謝物的數量，如乳酸或葡萄糖。當與診斷設備結合在一起時，傳感器可以讓健康狀況得到快速、廉價和準確的監測。
研究人員使用了半導體塑料，這種塑料正在被開發用于太陽能電池和柔性電子器件，但尚未在生物應用中廣泛應用。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合到柔性和可伸縮的基片上，從而實現可穿戴或可植入傳感應用。這項研究發表在《科學進展》雜志上。
“在我們的工作中，我們克服了傳統電化學生物傳感器的許多局限性，這些傳感器將酶作為傳感材料。”該研究的第一作者、劍橋大學化學工程與生物技術系的博士后研究員安娜-瑪麗亞·帕帕博士(Anna-Maria Pappa)說。“在傳統的生物傳感器中，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線以促進和‘增強’信號。”
為了構建傳感器，帕帕博士和她的同事們使用了倫敦帝國理工學院研制的一種合成聚合物，它可以作為一種分子導線，直接接收電化學反應過程中產生的電子。當物質與液體(如汗水、眼淚或血液)接觸時，它會吸收離子和膨脹，并與液體結合。與傳統的金屬電極傳感器相比，這使得傳感器的靈敏度大大提高。
該傳感器的初始測試用于測量乳酸水平，這在健身應用中很有用，也可用于術后患者的監測。然而，根據研究人員的說法，通過加入適當的酶，傳感器可以很容易地被修改以檢測其他代謝物，如葡萄糖或膽固醇。傳感器的可檢測濃度范圍可以通過改變設備的幾何形狀進行調整。
帕帕博士說:“植入式裝置可以讓我們在壓力條件下實時監測大腦的新陳代謝活動，比如癲癇發作期間或發作前，并可用于預測癲癇發作或評估治療。”研究人員現在計劃開發傳感器來實時監測人體細胞體外的代謝活動。
這項研究由瑪麗·居里基金會(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研究委員會(Engineering and Physical Sciences research Council)資助。
