中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
利用微針對皮膚間質(zhì)液（ISF）中生物標志物的快速提取與檢測，是實(shí)現人體生理狀態(tài)實(shí)時(shí)監測的關(guān)鍵技術(shù)，對疾病診斷與治療具有重要意義。其中，基于可溶脹水凝膠的微針技術(shù)，憑借良好的生物相容性和便捷的操作特性，成為微針給藥與傳感領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
針對該領(lǐng)域研究，上海理工大學(xué)健康科學(xué)與工程學(xué)院、新黃埔中醫藥聯(lián)合創(chuàng )新研究院的研究團隊制備了一種基于交聯(lián)透明質(zhì)酸水凝膠摻雜滲透質(zhì)的微針貼片，可用于皮膚間質(zhì)液中葡萄糖的提取和傳感。該微針貼片與電化學(xué)傳感器通過(guò)“提取-恢復-檢測”流程的結合使用，還可以拓展到其它生物標志物的檢測中。相關(guān)研究成果以“快速提取皮膚間質(zhì)液的水凝膠微針及電化學(xué)傳感器構建用于體外葡萄糖檢測”為題發(fā)表在《傳感器技術(shù)學(xué)報》期刊上。
可溶脹的水凝膠微針是一種新興微針，其具備優(yōu)異的生物相容性，無(wú)需額外設備且操作簡(jiǎn)便。一些交聯(lián)的水凝膠，例如甲基丙烯酸化透明質(zhì)酸（MeHA）、甲基丙烯酸化明膠（GelMA），都具有很高的溶脹率，能在短時(shí)間內通過(guò)溶脹作用大量吸收水分，因此常用作水凝膠微針貼片的基質(zhì)以提取間質(zhì)液。
在這項研究工作中，為了獲取能夠快速提取間質(zhì)液進(jìn)行生物標志物檢測的水凝膠微針，研究人員通過(guò)微成型工藝，制備并表征了三種添加不同滲透質(zhì)的微針，并將其與電化學(xué)傳感器通過(guò)“提?。謴停瓩z測”流程結合，制備了基于MeHA的水凝膠微針貼片式傳感器。
圖1 微針制作過(guò)程及表征
研究結果表明，這種可溶脹水凝膠微針貼片能夠在1 min內快速提?。?0.20 ± 2.380）μL的皮膚間質(zhì)液用于后續檢測。將微針貼片和印刷電極的電化學(xué)傳感器通過(guò)“提?。謴停瓩z測”方式進(jìn)行結合，實(shí)現了離體豬皮葡萄糖的檢測。PB/CS/MWCNT-COOH/GOx電極能在1 min內檢測（0.5 ~ 10）mmol/L的豬皮葡萄糖濃度，整體檢測時(shí)間不超過(guò)10 min。因此，該可溶脹水凝膠微針貼片和電化學(xué)絲網(wǎng)印刷電極的結合使用方式可以用于間質(zhì)液中葡萄糖的快速提取和檢測，并可以拓展到間質(zhì)液中存在的其它生物標志物中，具有實(shí)時(shí)監測人體生理狀況的潛力。
圖2 微針力學(xué)測試
圖3 微針溶脹性能表征
圖4 電化學(xué)傳感器和水凝膠微針貼片的結合使用
這項研究旨在改進(jìn)基于透明質(zhì)酸水凝膠微針的皮膚間質(zhì)液提取方法，并進(jìn)一步探索其與電化學(xué)傳感器的結合。與以往研究相比，這項研究的主要目標是提升微針貼片提取間質(zhì)液的性能。在方法設計上，采用了優(yōu)化的透明質(zhì)酸基水凝膠微針貼片，改進(jìn)了微針的結構和制備方法，并結合了電化學(xué)傳感器技術(shù)，來(lái)實(shí)現對皮膚間質(zhì)液中葡萄糖的有效提取和檢測。未來(lái)，有望基于該微針構建快速檢測皮膚中葡萄糖的傳感器系統，實(shí)現基于水凝膠微針的護理點(diǎn)診斷。
論文信息：
DOI: 10.3969/j.issn.1004-1699.2025.02.002
