英国巴斯大学Nat. Nanotechnol.：基于石墨烯的具有路径选择性和特异性的无创、透皮葡萄糖监测

【引言】

在世界范围内，糖尿病的发生率在不断增高，而人体内血糖浓度的监测成为糖尿病患者护理的基本保障。目前，主要的血糖监测手段是通过手指的侵入式血液采集实现，这种方式必然会带来一定的疼痛和不适，最近开发的可植入式、微针型传感器不能适用于大多数的2型糖尿病患者。因而，截止目前，针对糖尿病患者血糖监测的无针方法还没有相关报道。

【成果简介】

近日，英国巴斯大学的Adelina Ilie教授课题组，设计并构筑了一种新型体内葡萄糖监测系统，该系统是从皮肤中毛囊的组织液中采集葡萄糖，从而实现无创葡萄糖监测，对于开发针对糖尿病患者等的非侵入式血糖监测具有重要价值。研究还发现，该系统能够连续监测人体内血糖浓度。该成果以题为"Non-invasive, transdermal, path-selective and specific glucose monitoring via a graphene-based platform"发表在Nature Nanotechnology上。

【图文导读】

图1 基于像素的阵列针对透皮、个体的优先葡萄糖途径的原理

(a) 优先的葡萄糖路径（即毛囊）通过个体、微型像素提取-检测器件来获取；

(b) 左图表示每个像素区域内阵列至少有一个工作像素；右图表示4×4阵列区域内像素有效区域的概率。

图2 单独的像素和阵列概念以及提取-检测操作周期

(a) 通用的单一微型像素的示意图；

(b) 解构后的三维像素配置；

(c) 柔性基底上2×2阵列示意图。

图3 解构像素器件

(a) 典型的电化学葡萄糖传感器的校准曲线；

(b) 葡萄糖提取与检测：确定毛囊与非毛囊的葡萄糖提取通量。

图4 一个在柔性基底上集成的基于CVD石墨烯的2×2像素阵列

(a) 阵列构筑示意图；

(b) 左图是像素传感器对葡萄糖浓度的线性响应；右图是像素传感器对葡萄糖、PBS、对乙酰氨基酚和抗坏血酸的响应；

(c) 在猪皮上5分钟可以提取10 mM葡萄糖；

(d) 左图是肉眼可见的毛样之间的关联；右图是提取10 mM葡萄糖后检测到的电流。

图5 第二代丝网印刷的2×2阵列

(a) 体外猪皮低血糖范围内的测试；

(b) 健康人体的体内连续葡萄糖监测。

【小结】

本文报道了一种基于柔性基底和石墨烯材料的无创、透皮且具有路径选择性的葡萄糖监测平台，其能够连续6小时实现对人体内血糖的测试和跟踪。基于石墨烯的葡萄糖监测平台具有廉价、灵活和高通量等优势，而且有望推动人体内葡糖糖浓度的非侵入式监测。

文献链接：Non-invasive, transdermal, path-selective and specific glucose monitoring via a graphene-based platform (Nat. Nanotechnol. 2018, DOI: 10.1038/s41565-018-0112-4)

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