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加州大學(xué)圣地亞哥分校Joseph Wang教授和Patrick P. Mercier教授在Nature子刊biomedical engineering (IF=29.234)上發(fā)表了題為 An integrated wearable microneedle array for the continuous monitoring of multiple biomarkers in interstitial fluid 的研究烦周。

本研究報(bào)告介紹了一種全新的帚稠、完全集成的可穿戴微針陣列的開(kāi)發(fā)與測(cè)試孵运。這種陣列能夠無(wú)線穆律、連續(xù)且實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)日郴莺簦活動(dòng)中間質(zhì)液中的兩種代謝物（乳酸和葡萄糖，或酒精和葡萄糖）的含量峦耘。

在本篇文章中罢杉，作者全面而深入地闡述了可穿戴微針陣列檢測(cè)裝置的多個(gè)核心方面。這涵蓋了裝置所使用的材料贡歧、獨(dú)特的一次性微針陣列的設(shè)計(jì)與制造流程、生物傳感器的精細(xì)制備技術(shù)、微針陣列的力學(xué)特性分析利朵、嚴(yán)格的滅菌與細(xì)胞毒性試驗(yàn)律想、電子系統(tǒng)的精細(xì)制造與組裝步驟、電化學(xué)傳感操作的詳細(xì)過(guò)程绍弟，以及電源控制技術(shù)和無(wú)線充電功能的實(shí)現(xiàn)技即。這些內(nèi)容在原文鏈接中有詳細(xì)的展現(xiàn)，為讀者提供了全面而深入的了解樟遣。

一個(gè)集多功能于一體的微針傳感系統(tǒng)而叼，匯聚了多個(gè)傳感探頭和專屬電子裝置。這個(gè)綜合體系由九個(gè)差異化的子單元構(gòu)成豹悬，涵蓋了如保護(hù)帽葵陵、充電繞組、能源電池以及微針陣列等瞻佛。這些單元被精心組合為兩大核心部分：“即用型傳感器”和“可循環(huán)電子裝備”脱篙。當(dāng)佩戴者的間質(zhì)液中的分子級(jí)電化學(xué)信號(hào)被微針尖端所捕獲時(shí)，這些信號(hào)會(huì)經(jīng)過(guò)特別設(shè)計(jì)的低噪音伤柄、可循環(huán)使用的電子設(shè)備進(jìn)行無(wú)線傳輸绊困，直達(dá)佩戴者的移動(dòng)手機(jī)APP進(jìn)行直觀的數(shù)據(jù)解析。

傳感器系統(tǒng)的電子設(shè)備兼具功能性适刀、緊湊性與低功耗特性秤朗。作者精心優(yōu)化了微電極的尺寸、幾何形態(tài)及配置笔喉，同時(shí)合理調(diào)控了參比電極比率取视，確保機(jī)械穩(wěn)定性與分析性能的最大化。

微針尖端集成了乳酸然遏、酒精和葡萄糖生物傳感器贫途。傳感器的最內(nèi)層采用聚鄰苯二胺（PPD），中層則融合了殼聚糖與相應(yīng)的氧化酶待侵，而最外層則以聚氯乙烯（PVC）作為擴(kuò)散限制外膜丢早。這一微針生物傳感器在特定的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)，對(duì)三種目標(biāo)分析物的檢測(cè)展現(xiàn)出卓越性能秧倾。具體來(lái)說(shuō)怨酝，葡萄糖的檢測(cè)范圍為0-40 mM，乳酸的檢測(cè)范圍為0-28 mM那先，而酒精的檢測(cè)范圍則為0-100 mM农猬。

（1）單個(gè)分析物傳感器的體內(nèi)性能

實(shí)驗(yàn)被劃分為兩大組售淡。第一大組主要針對(duì)五名不同的參與者斤葱，對(duì)他們進(jìn)行乳酸慷垮、血糖和酒精的監(jiān)測(cè)。第二大組則專注于對(duì)單一參與者進(jìn)行多指標(biāo)的監(jiān)測(cè)揍堕。

具體來(lái)說(shuō)料身，a-d組的研究集中在五名參與者在經(jīng)過(guò)4分鐘高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后休息期間的乳酸傳感器性能上。同時(shí)衩茸，進(jìn)行了乳酸血液驗(yàn)證芹血，并繪制了相應(yīng)的曲線圖。為了對(duì)比數(shù)據(jù)楞慈，選擇了血乳酸測(cè)定儀（NOVA Biomedical）作為對(duì)照組幔烛。此外，還研究了這五名參與者在同一膳食攝入事件后的葡萄糖傳感器性能囊蓝，并進(jìn)行了血糖驗(yàn)證饿悬。對(duì)照組使用了呼氣測(cè)試儀（BACtrack S80 Pro）。關(guān)于酒精傳感器性能的研究慎颗，同樣涉及了五名參與者乡恕，并繪制了相應(yīng)的圖表，對(duì)照組選用了血糖儀（ACCU-CHEK）俯萎。

e-h組則聚焦于單一（同一）參與者在上述情況下乳酸傲宜、血糖和酒精的監(jiān)測(cè)。通過(guò)對(duì)該參與者的持續(xù)監(jiān)測(cè)夫啊，我們獲得了詳細(xì)的數(shù)據(jù)并繪制了相應(yīng)的圖表函卒。

（2）多重傳感器的體內(nèi)性能

實(shí)驗(yàn)a利用酒精-葡萄糖傳感器，對(duì)參與者在飲酒后（iA）和用餐后（iB）的血糖和酒精水平進(jìn)行了持續(xù)監(jiān)測(cè)撇眯，并據(jù)此繪制了相應(yīng)的動(dòng)態(tài)變化曲線圖报嵌。而實(shí)驗(yàn)b則借助乳酸-葡萄糖復(fù)合傳感器，對(duì)參與者在運(yùn)動(dòng)后（iA）和進(jìn)食后（iB）的乳酸和血糖水平進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)控熊榛，并繪制了相應(yīng)的變化曲線圖锚国。

作者深入研究了全新的可穿戴微針技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)間質(zhì)液中生物分子的低成本玄坦、無(wú)痛血筑、連續(xù)、實(shí)時(shí)及同步測(cè)量煎楣。該技術(shù)利用專門設(shè)計(jì)的電子設(shè)備收集數(shù)據(jù)豺总，并通過(guò)無(wú)線方式將數(shù)據(jù)傳輸至附帶的智能手機(jī)應(yīng)用進(jìn)行記錄與可視化。為了驗(yàn)證這一可穿戴設(shè)備的性能择懂，作者監(jiān)測(cè)了佩戴者在日常生活中的各種行為喻喳，如運(yùn)動(dòng)、食物和酒精攝入等外部刺激困曙，與體內(nèi)乳酸表伦、酒精和葡萄糖水平變化之間的相互關(guān)系谦去。

同時(shí)，該技術(shù)還與臨床上常用的標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法進(jìn)行了對(duì)比绑榴，進(jìn)一步證明了其有效性哪轿。這一創(chuàng)新技術(shù)不僅解決了傳統(tǒng)可穿戴設(shè)備在表皮汗液測(cè)量方面的局限性，還克服了連續(xù)葡萄糖監(jiān)測(cè)（CGM）的侵入性和單一分析物的問(wèn)題翔怎，實(shí)現(xiàn)了對(duì)人體多種生物標(biāo)記物的無(wú)痛、非侵入性同步監(jiān)測(cè)杨耙。