宾州州立大学研发激光石墨烯传感平台
2025-10-13 11:48
来源:宾夕法尼亚州立大学
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宾夕法尼亚州立大学工程科学与力学系Huanyu“Larry”Cheng教授团队开发出基于激光诱导石墨烯(LIG)的柔性皮肤传感平台,首次实现汗液中维生素B6与葡萄糖的非侵入式同步监测。该技术突破传统抽血检测的局限,通过分子印迹聚合物(MIP)与普鲁士蓝氧化还原探针的协同作用,将维生素B6检测限降至0.93纳摩尔,葡萄糖检测灵敏度达93纳摩尔,为慢性病管理及营养监测提供创新解决方案。相关成果已发表于《复合材料B部分:工程》。

由宾夕法尼亚州立大学研究人员领导的团队开发的皮肤传感平台,可以检测低浓度汗液中的维生素B6。该传感器还能进行高灵敏度的葡萄糖传感,使糖尿病患者能够同时监测血糖和维生素B6

研究核心在于LIG纳米复合材料的制备工艺。团队利用激光在聚酰亚胺薄膜上直接生成三维多孔石墨烯结构,作为传感器支架的基础层。在此基础上,通过分子印迹技术构建人工酶识别位点,使MIP能够像“形状分类器”般精准捕获维生素B6分子。程教授解释:“MIP的预定义识别位点可模拟抗体功能,实现靶分子的一对一结合,即使在汗液中维生素B6浓度极低(约100纳摩尔)时,仍能保持高度选择性。”普鲁士蓝探针则通过电流变化量化分子浓度,二者结合使传感器在家庭场景下即可完成实时监测。

该平台的多功能扩展性是其另一优势。程教授指出:“通过调整MIP的分子靶点,传感器可快速适配女性生殖激素、败血症标志物等生物指标的检测需求。”临床测试显示,糖尿病患者使用该设备可同时获取血糖与维生素B6数据,其中维生素B6波动与免疫系统健康密切相关。程教授强调:“维生素B6的稳定水平是抗体生成的关键,慢性病患者若出现汗液中B6含量异常,可能预示疾病风险上升。”目前团队正优化传感器贴片的微流控系统,以实现完全无感的被动采样,进一步推动个性化健康管理的普及。

更多信息: Li Yang 等,激光诱导石墨烯纳米复合材料与分子印迹聚合物和普鲁士蓝用于维生素 B6 和葡萄糖的电化学传感,复合材料 B 部分:工程(2025)

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