中國電子元件行業(yè)協(xié)會
China Electronic Components Association
利用微針對皮膚間質(zhì)液（ISF）中生物標(biāo)志物的快速提取與檢測，是實現(xiàn)人體生理狀態(tài)實時監(jiān)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。
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(yī)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“提取-恢復(fù)-檢測”流程的結(jié)合使用，還可以拓展到其它生物標(biāo)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(gòu)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，無需額外設(shè)備且操作簡便。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，能在短時間內(nèi)通過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)液進行生物標(biāo)志物檢測的水凝膠微針，研究人員通過微成型工藝，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“提?。謴?fù)－檢測”流程結(jié)合，制備了基于MeHA的水凝膠微針貼片式傳感器。
圖1 微針制作過程及表征
研究結(jié)果表明，這種可溶脹水凝膠微針貼片能夠在1 min內(nèi)快速提?。?0.20 ± 2.380）μL的皮膚間質(zhì)液用于后續(xù)檢測。將微針貼片和印刷電極的電化學(xué)傳感器通過“提?。謴?fù)－檢測”方式進行結(jié)合，實現(xiàn)了離體豬皮葡萄糖的檢測。PB/CS/MWCNT-COOH/GOx電極能在1 min內(nèi)檢測（0.5 ~ 10）mmol/L的豬皮葡萄糖濃度，整體檢測時間不超過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(jié)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(biāo)志物中，具有實時監(jiān)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(jié)合使用
這項研究旨在改進基于透明質(zhì)酸水凝膠微針的皮膚間質(zhì)液提取方法，并進一步探索其與電化學(xué)傳感器的結(jié)合。與以往研究相比，這項研究的主要目標(biāo)是提升微針貼片提取間質(zhì)液的性能。在方法設(shè)計上，采用了優(yōu)化的透明質(zhì)酸基水凝膠微針貼片，改進了微針的結(jié)構(gòu)和制備方法，并結(jié)合了電化學(xué)傳感器技術(shù)，來實現(xiàn)對皮膚間質(zhì)液中葡萄糖的有效提取和檢測。未來，有望基于該微針構(gòu)建快速檢測皮膚中葡萄糖的傳感器系統(tǒng)，實現(xiàn)基于水凝膠微針的護理點診斷。
論文信息：
DOI: 10.3969/j.issn.1004-1699.2025.02.002
