由半导体塑料制成的低成本传感器可用于诊断或监测广泛的健康状况, 包括外科并发症或神经退行性疾病. 该传感器是由英国剑桥大学和沙特阿拉伯国王阿卜杜拉科技大学(KAUST)领导的一个研究小组开发的.
剑桥大学在一份新闻稿中报道说, 该传感器可以测量在汗液, 眼泪, 唾液或血液中存在的关键代谢物的数量, 如乳酸或葡萄糖. 当与诊断设备结合在一起时, 传感器可以让健康状况得到快速, 廉价和准确的监测.
研究人员使用了半导体塑料, 这种塑料正在被开发用于太阳能电池和柔性电子器件, 但尚未在生物应用中广泛应用. 由于该传感器不包含金或铂等金属, 因此可以以低成本制造它并且可以很容易地结合到柔性和可伸缩的基片上, 从而实现可穿戴或可植入传感应用. 这项研究发表在《科学进展》杂志上.
'在我们的工作中, 我们克服了传统电化学生物传感器的许多局限性, 这些传感器将酶作为传感材料. ' 该研究的第一作者, 剑桥大学化学工程与生物技术系的博士后研究员安娜-玛丽亚·帕帕博士(Anna-Maria Pappa)说. '在传统的生物传感器中, 传感器电极与传感材料之间的通信不是很有效, 因此需要添加分子导线以促进和 '增强' 信号. '
为了构建传感器, 帕帕博士和她的同事们使用了伦敦帝国理工学院研制的一种合成聚合物, 它可以作为一种分子导线, 直接接收电化学反应过程中产生的电子. 当物质与液体(如汗水, 眼泪或血液)接触时, 它会吸收离子和膨胀, 并与液体结合. 与传统的金属电极传感器相比, 这使得传感器的灵敏度大大提高.
该传感器的初始测试用于测量乳酸水平, 这在健身应用中很有用, 也可用于术后患者的监测. 然而, 根据研究人员的说法, 通过加入适当的酶, 传感器可以很容易地被修改以检测其他代谢物, 如葡萄糖或胆固醇. 传感器的可检测浓度范围可以通过改变设备的几何形状进行调整.
帕帕博士说: '植入式装置可以让我们在压力条件下实时监测大脑的新陈代谢活动, 比如癫痫发作期间或发作前, 并可用于预测癫痫发作或评估治疗. ' 研究人员现在计划开发传感器来实时监测人体细胞体外的代谢活动.
这项研究由玛丽·居里基金会(Marie Curie Foundation), 科大资助研究办公室(KAUST Office of Sponsored research)以及工程和物理科学研究委员会(Engineering and Physical Sciences research Council)资助.