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生物感應器新秀-導電水凝膠

公告類型: 一般公告
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美國德州大學和中國南京大學組成的研究團隊設計出一種新的生物感測器(biosensors),能夠偵測人體的多種代謝產物,如葡萄糖、尿酸、膽固醇等。這種由具有奈米結構的導電高分子水凝膠(hydrogel)所製成的裝置相當靈敏,只要一滴血就可以偵測出其中的代謝產物。

領導這項研究的Guihua YuLijia Pan指出,早期的生物感應器由多種電極材料組成,只能偵測某一類的代謝產物,幾乎沒有一種電極材料能偵測多種代謝產物。相形之下,該團隊的導電高分子水凝膠生物感應器可以偵測多種代謝產物,因此這項研究可說是第一次利用單一電極材料在晶片上製作簡單又不昂貴的整合感應器陣列。

水凝膠具有3D立體網狀結構,可以保留大量的水份卻不溶解,而且構造近似生物組織,容易操作和處理。上述團隊用鉑奈米微粒(platinum nanoparticles, PtNP)修飾導電高分子水凝膠電極做出新的感應器裝置。實驗依序沉澱水凝膠前驅物、鉑奈米微粒和特定酵素在透明的碳電極上,形成複合生物電極,其中鉑奈米微粒會催化過氧化氫產生酵素反應,酵素則會強化感應器的電流,產生更強的訊號反應。

水凝膠-鉑奈米微粒-酵素電極系統運作非常好,對於人類血液中各種代謝物濃度的偵測靈敏度也很高,偵測範圍例如:尿酸0.07–1 mM、膽固醇0.3–9 mM、三酸甘油脂0.2–5 mM,耗時只需約3秒。能迅速簡單地測出人體代謝產物,對於監控病患健康狀況和臨床診斷都是一大福音。

目前葡萄糖、尿酸、膽固醇和三酸甘油脂的偵測指標,可以分別對應到糖尿病、痛風和心血管疾病。該團隊下一步將研究增加偵測的代謝物種類,例如糖化血紅素(glycosylated haemoglobin)、血色素(haemochrome)等。

研究小組十分期待能用高分子水凝膠在一個晶片上做出多樣化的生物感測器,並以低成本和大量生產上市,希能只需一滴血,上述感測器就能精確的提供病患3-4種常見的代謝物結果。他們也希望能將生物感應器以無線的方式連結到可攜式終端設備如手機等。詳見近期的Nano Lett. | DOI: 10.1021/nl504217p


原始網站:https://nano.nchc.org.tw/index.php?apps=news&mod=welcome&action=show&gid=1016
譯者/譯者服務單位:賽逸昕/奈米科學網特約譯者   責任編輯:蔡雅芝
發布日期: 2015/03/03
發布人員: 王芊樺