中国科学家创造了一种用于汗液分析的丝绸传感器

使用具有富氮石墨颗粒的丝纤维传感器进行汗液分析

何文亚/科学进展，2019

中国科学家已经在志愿者身上创建并测试了一种电化学传感器，以分析基于丝纤维的材料中的汗液。使用新设备，科学家能够在模型解决方案中确定六种生物标记物的浓度：葡萄糖，乳酸，抗坏血酸和尿酸，钾离子和钠离子。在志愿者身上，科学家测试了该设备单独检测葡萄糖的能力。在几次屈曲循环后，甚至在存储一个多月之后，该柔性传感器几乎能够工作，而不会失去高灵敏度和良好的选择性。

疾病的发展和身体状态通常可以通过血液中生物标志物的含量来确定。但是，血液测试由于需要刺穿皮肤以及存在许多干扰成分而变得复杂，因此科学家们正在积极开发对诸如唾液或汗液之类的体液进行非侵入式分析的方法。

用于汗液分析的感觉设备可以使用电化学过程以及荧光方法通过颜色变化（比色传感器）确定其成分。大多数情况下，电化学传感器是由于其高灵敏度，选择性，快速响应以及与材料的良好兼容性而创建的。但是，同时测定几种代谢物时，这些特性通常会降低。

清华大学的Wenya He及其同事在志愿者身上创建并测试了一种设备，该设备由六个基于丝绸纤维的电化学传感器组成，通过添加石墨Nano颗粒和氮Atom来同时识别汗液中的代谢物。

丝绸-石墨织物的编织层级和多孔结构促进了其中的有效电子传输，并且试剂易于接触。此外，该材料被水充分润湿，使该物质迅速到达电极。掺杂有氮Atom的石墨颗粒具有良好的导电性和许多活性中心的存在。

使用具有富氮石墨颗粒的丝纤维传感器进行汗液分析
何文亚/科学进展，2019每个传感器的操作机制
何文亚/科学进展，2019

传感器对抗坏血酸和尿酸的含量起反应，它们的浓度由直接在电极上氧化过程中产生的电流确定。葡萄糖和乳酸安培传感器通过酶促氧化还原过程中产生的过氧化氢的量进行记录，钾离子和钠离子的含量由具有离子选择膜的传感器确定。

将来自靶分子相互作用的信号与来自其他物质的信号进行比较，作者没有发现它们的明显覆盖，这表明传感器具有很高的选择性。并且经过数次弯曲和弯曲后，甚至在四个星期后，感官性能略有下跌。作者认为，这种稳定性是由丝线中的石墨Nano颗粒的结构提供的。

机械变形和存储四个星期会稍微损害设备的性能
何文亚/科学进展，2019汗液分析设备的方案（A），志愿者的实验照片（B）以及传感器获得的数据与色谱分析数据的比较
何文亚/科学进展，2019

科学家将带有电极的聚合物薄膜与信号存储和传输单元结合在一起，并测试了该设备用于确定从事健身自行车的志愿者中葡萄糖浓度的装置。分析结果以无线方式发送到手机。传感器获得的葡萄糖浓度与更准确的色谱分析一致。

这种装置对于糖尿病患者尤其有用。韩国科学家创造了一个补丁，不仅可以监测水分，葡萄糖，酸度和震颤，而且还包含填充了降糖药物二甲双胍的皮内微针。