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火狐体育官网链接:实现量产!汗液连续监测智能传感器!

发布时间:2022-06-28 11:37:13 来源:火狐体育安卓版最新版 点击次数:12 作者:火狐体育官网链接

  刷新传感发布的基于智能生物传感系统BIOSYS完成的可量产汗液传感器及解决方案,除了实验室的传感器测试,BIOSYS可以根据需要定制成可穿戴设备,满足实时测试和商业化需求。

  BIOSYS除了提供I-T、OCPT方法外,还支持CV、DPV、SWV、RES等测试方法,实际的场景应用非常多,适合大部分电化学体系的液相检测和气相检测;如电化学生物传感器、电化学气体传感器、离子传感器、重金属检测传感器等,刷新传感提供从传感器研制到商业化整套技术解决方案,助力国内生物传感器的科研和落地应用。

  智能生物传感系统BIOSYS(又称U盘工作站)采用“云+端”的结构,设备主机采用无线传输方式,通过移动终端APP或蓝牙基站等将数据送到云端统一进行分类、筛选、存储和应用;

  汗液作为一种可无创获取的样本,具备作为健康管理指标的潜力。汗液主要是由外分泌腺分泌的,外分泌汗腺由一个分泌线圈组成,它是汗水的发源地,而汗水是由真皮管通过表皮输送到皮肤表面。在这个过程中,各种分析物,包括离子、代谢物、氨基酸、激素、蛋白质和多肽等,从附近的血液和组织液中排出融入汗水中,形成汗液排到体外;这些生物分子和化学元素携带了大量的人体健康信息,有很大的挖掘价值。在Nature的汗液综述文章[1],列举了汗液中的一些生物标志物信息及其检测方法,如下图表所示。

  刷新汗液传感器以BIOSYS为基础平台,运用I-T(时间-电流曲线)法表征生物酶传感器(如葡萄糖、乳酸检测等),运用OCPT(开路电势)法表征选择性离子传感器(如K+离子、Na+离子,pH检测等)。

  选用丝网印刷电极的三电极系统(WE使用石墨烯电极、PB电极或Pt电极等均可,RE为Ag/AgCl电极,刷新传感制备)实现汗液中葡萄糖、乳酸的检测;选用丝网印刷电极的两电极系统(WE为碳电极、RE为Ag/AgCl电极)实现汗液中Na+、K+离子与pH的检测。同时,配合刷新开发的“BIOSYS生物传感器流道测试系统”可以模拟出汗场景的测试,通过精准控制流速来调节“出汗量”,根据测试结果不断优化传感器和系统。

  根据BIOSYS系统的标准接口,制备合适的生物传感器电极(刷新传感可定制),配置生物酶混合液并进行修饰和固化,然后进行测试;如下是单通道测试数据。

  为了模拟真实的汗液分析场景,实验中制备了多通道的汗液传感器(如下图所示),然后用多通道流道测试系统进行多路葡萄糖检测。

  1)根据测试数据,建立汗液葡萄糖浓度与电流的关系函数,根据汗液中葡萄糖的浓度范围,本实验设置的葡萄糖浓度等级为{0μM,10μM,50μM,100μM,150μM,200μM,250μM,500μM },如下是数据拟合。

  2)进一步的,从应用和工程化角度,需要考虑灵敏度、背景电流等参数随时间的变化,设计相应的实验进行测试,不断优化模型;模型拟合与传感器的设计强相关,如下是一种可参考的拟合函数,考虑了灵敏度和活性随时间的衰减问题。

  根据BIOSYS系统的标准接口,制备合适的离子传感器电极(或联系刷新采购),配置离子选择性膜溶液并进行修饰和固化,然后进行测试;如下是汗液Na+离子检测多通道连续测试数据,溶液浓度梯度为{8mM,16mM,32mM,64mM,128mM,256mM }。

  实际场景中,为了保证更好的穿戴体验,可穿戴设备要求体积尽可能小。系统上可以考虑一个BIOSYS系统采用分时复用的方式,通过切换开关测试不同离子传感器通道。如下是一个BIOSYS设备同时对①/②号两个K+离子传感器实现连续监测,实验溶液浓度梯度为{1mM,2mM,4mM,8mM,16mM,32mM,64mM }:

  如下是一个BIOSYS设备同时对①/②号两个Na+离子传感器实现连续监测,实验溶液浓度梯度为{8mM,16mM,32mM,64mM,128mM,256mM }

  数值拟合:根据测试数据拟合模型,考虑灵敏度、电位随时间的变化,如下曲线方程供参考,实际的模型需要根据传感器设计不断调整优化。