糖尿病管理离不开连续获取间质液葡萄糖信息,酶基传感器容易失活,非酶电催化又往往要在碱性条件下才高效。近日,武汉纺织大学徐卫林/张伟/夏良君团队完成了题为《Regenerable, closed-loop, nonenzymatic continuous glucose monitoring enabled by in situ electrochemical interfacial alkalinization》的研究,他们搭建了一个腕戴中空微针平台,把主动负压间质液提取、可拆卸滑动传感卡盒和pH反馈电化学控制装到一起,让非酶电极在近中性间质液里靠原位析氢产生局部碱性环境,再切换到葡萄糖氧化反应读信号。
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研究团队做出来的微针阵列一共45根金字塔形中空针,针高1.5 mm,每根针两侧各有一个直径0.15 mm的通道,在猪皮上的临界刺入力为8.7±0.9 N,连续插十次后针体没有明显断裂或塌陷。负压系统由步进电机带动活塞往复运动,七个抽吸循环后腔压降到-40 kPa,闭环稳压程序把压力守在63-65 kPa之间,琼脂糖凝胶模型的有效提取容量约345 μL。大鼠在-30 kPa下30 min能采到约50 μL间质液,4 h累积到296 μL,这个量已经够浸没传感电极了。
Au10Pt2电极在pH 12的人工间质液里表现最好,低浓度段灵敏度为53.1±2.5 μA mM^-1,高浓度段为27.2±1.2 μA mM^-1,装进卡盒用PCB校准后动态范围覆盖2-20 mM,检出限0.44 mM,pH敏感电极在6.5-12.5范围内线性响应。靛蓝胭脂红水凝胶显色实验显示,析氢反应大约150 s就把pH 12前沿推到距电极1 mm的位置,反馈电极所在位置和近电极的pH只差约0.17个单位。14 h重复析氢-葡萄糖氧化循环后,葡萄糖响应保留92.9%,双层电容保留86.5%,电极表面没有出现明显的开裂或脱落。
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三只SD大鼠连续测了3天,81对时间匹配数据里有79对落在Clarke误差网格A区、2对落在B区,血液和间质液之间的表观滞后为6.2±3.0 min,滞后校正后平均绝对相对偏差从7.95±1.58%降到6.37±1.18%。卡盒清洗后复用三天,未校正MARD分别是7.55±2.84%、8.31±0.70%和7.98±0.97%,统计检验没有发现一致的日间恶化。一名健康参与者连续佩戴3天,21对数据全部落在A区,微针造成的微孔在20 min内闭合,4 h佩戴后的H&E染色没有看到明显坏死和炎症浸润。
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