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瞬態(tài)一氧化氮傳感器的概念,用于無線實時一氧化氮監(jiān)測

MEMS ? 來源:MEMS ? 2020-07-08 10:33 ? 次閱讀
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6月25日,清華大學(xué)材料學(xué)院尹斕研究組在《自然?通訊》(Nature Communications)在線發(fā)表了題為“用于無線實時一氧化氮監(jiān)測的柔性瞬態(tài)電化學(xué)傳感器”(A flexible and physically transient electrochemical sensor for real-time wireless nitric oxide monitoring)的研究論文。研究組通過設(shè)計制備新型柔性可降解、可無線控制和傳輸?shù)碾娀瘜W(xué)一氧化氮傳感器,實現(xiàn)了從細(xì)胞、組織到生物活體的一氧化氮定量檢測。該研究成果為臨床上用于與一氧化氮相關(guān)疾病的健康評估、治療優(yōu)化和術(shù)后監(jiān)測提供了新思路。

生理環(huán)境中一氧化氮(NO)濃度檢測對于神經(jīng)傳遞異常、身體炎癥反應(yīng)、心血管收縮/擴(kuò)張等疾病的診斷和治療至關(guān)重要。傳統(tǒng)的一氧化氮檢測方法依賴于間接比色測量或硬質(zhì)不可降解的化學(xué)傳感器,比色法測量不能提供實時持續(xù)監(jiān)測結(jié)果,而硬質(zhì)的化學(xué)傳感器則與人體組織兼容性差且需要二次手術(shù)摘取植入物。

本文提出了瞬態(tài)一氧化氮傳感器的概念,設(shè)計及制備出可生物降解的柔性電化學(xué)傳感器,成功實現(xiàn)對一氧化氮的檢測。通過制備緊密結(jié)合的柔性可降解基底層、高穩(wěn)定超薄納米電極層和一氧化氮選擇透過層,制備出響應(yīng)迅速、探測靈敏、抗干擾能力強(qiáng)的柔性NO傳感器件,同時傳感器具有可降解特性,可被生物體安全代謝。

柔性瞬態(tài)一氧化氮傳感器結(jié)構(gòu)示意圖

體外實驗中,傳感器可以實現(xiàn)從細(xì)胞到各種不同生物組織的一氧化氮釋放行為探測。在植入體內(nèi)后,通過無線傳輸系統(tǒng)可以遠(yuǎn)程監(jiān)測到骨關(guān)節(jié)腔在炎癥反應(yīng)下的一氧化氮持續(xù)釋放。這種柔性瞬態(tài)電化學(xué)傳感器不僅解決了傳統(tǒng)方法無法實現(xiàn)一氧化氮的連續(xù)實時測量的問題,還具有可生物降解、無需二次手術(shù)取出的顯著優(yōu)勢。該研究為明確內(nèi)源性一氧化氮的生理功能及其相關(guān)作用機(jī)制提供了新研究方法,也為柔性可降解生物傳感器的設(shè)計和制備提供了新的思路。

柔性瞬態(tài)傳感器對軟骨細(xì)胞及活體動物體內(nèi)一氧化氮釋放的實時監(jiān)測

清華大學(xué)材料學(xué)院副教授尹斕為本文通訊作者,材料學(xué)院博士后李嶸峰、北京創(chuàng)傷骨科研究所副研究員綦惠、清華大學(xué)電子系博士生馬源以及材料學(xué)院博士生鄧雨平為共同第一作者。合作者包括清華大學(xué)電子系副教授張沕琳、盛興,北京市創(chuàng)傷骨科研究所副主任技師景金珠、主管技師杰永生,天津醫(yī)科大學(xué)研究員張栩、副研究員何金龍等。本工作獲得了國家自然科學(xué)基金、中國博士后基金、北京市自然科學(xué)基金以及清華大學(xué)自主科研基金的支持。

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原文標(biāo)題:清華大學(xué)開發(fā)出柔性瞬態(tài)生物傳感器,用于無線實時一氧化氮監(jiān)測

文章出處:【微信號:MEMSensor,微信公眾號:MEMS】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

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