2015.11.02理大研發高敏感度生物傳感器測試唾液糖份

應用物理學系開發的生物傳感器對葡萄糖極之敏感這生物傳感器能組裝在柔韌的基板上

糖尿病人需要定時檢測血糖,但傳統以抽血方法度量糖份水平會帶來痛楚。因此,開發高性能生物傳感器以監測糖份水平越來越重要。最近,香港理工大學(理大)應用物理學系成功開發極靈敏的電晶體生物傳感器,能測試唾液中糖份水平。這創新的生物傳感器對葡萄糖極之敏感,所以能用方便、安全且成本低廉的方法檢測內唾液的糖份水平。

開發測試唾液中葡萄糖含量的生物傳感器的挑戰,是唾液中的葡萄糖水平非常低,需要高靈敏度的生物傳感器才適用。理大研發的生物傳感器是與葡萄糖氧化酶(GOx)結合,使傳感器只對葡萄糖有反應。透過度量電流大小,便可得悉糖份水平。然而,唾液中的其他物質,如多巴胺,尿酸和抗壞血酸,也可能影響電流大小。爲防止干擾,研究人員在最外的酶層和柵電極之間塗上結合聚苯胺(PANI)和全氟磺酸(Nafion)—石墨烯膜的雙層膜。同時,這雙層膜可有助固定葡萄糖氧化酶在柵電極上,並且提高其對葡萄糖的測試性能。

我們研發的新型高靈敏生物傳感器,能選擇性地只反影葡萄糖的成份,且既準確、靈活及成本低。這高敏度生物傳感器能度量低至10-5mmol/L(毫摩爾/升) 的葡萄糖水平,比傳統驗血糖的設備高出近1000倍。這等於把5克的葡萄糖溶解在一個標準的游泳池中(50 米x 25米x 2米),這生物傳感器也能檢測到。由於這生物傳感器在10-5mmol/L到10mmol/L的糖份水平內也能運作良好(相等於在一個標準游泳池中加入5克至5000 公斤的葡萄糖),所以可準確測量人體內的葡萄糖水平範圍。這研究在實驗室中,利用已知含量的葡萄糖溶液進行反覆測試,已證實這生物傳感器具備有很高的準確度。

將這生物傳感器組裝在用柔韌的基板上,便能緊貼在彎曲和移動表面,包括人的皮膚,智能紡織品和醫療繃帶。所以,絕對有可能發展成為可穿戴電子設備,例如變成可分析運動時汗液中糖份水平的可穿戴生物傳感器。在大批量生產的情況下,每一片傳感器可低至約港幣$3至$5,與目前市場上同類型產品的價錢相若或更低。此外,這晶體管生物傳感器平台極具彈性,只需配合相對應的酶,便可測試唾液中的尿酸等其他物質水平。例如,把生物傳感器與尿酸酶(UOx) 、聚苯胺(PANI)和全氟磺酸(Nafion)—石墨烯膜雙層膜組合起來,平台便只會對尿酸有反應,其他有機會干擾結果的物質均會被阻隔。

本研究有關高敏感度生物傳感器測試唾液中的糖份的結果已於材料科學的著名期刊Advanced Materials刊登。

(完)

香港理工大學研發新一代生物傳感器 為糖尿病人測試唾液糖份

糖尿病人需要定時檢測血糖,但傳統的檢測血糖方法需要患者定時直接刺穿指頭抽血,往往帶來不必要的痛楚。

為方便糖尿病人,理大應用物理學系最新成功開發新一代的生物傳感器,以極靈敏的電晶體來檢測患者的唾液糖份水平。

由於唾液中的葡萄糖水平極低,因此,要開發對葡萄糖具極高敏感度的生物傳感器被視為一項挑戰。研發人員需設計出只對葡萄糖有反應的生物傳感器,並透過度量電流大小,計算出唾液中的糖份水平。由於傳感器可以選擇性地只反映葡萄糖的成份,就算將5克的葡萄糖溶解在標準泳池裡,傳感器也一樣可以檢測出葡萄糖的存在及估算其含量。經過反覆測試,研究已證實這生物傳感器的準確度非常高。

研究人員更指出,新研發的生物傳感器只要組裝在用柔韌的基板上,便能緊貼在彎曲和移動表面,方便日後應用在皮膚、智能紡織品和醫療繃帶上,發展成可穿戴式的電子設備,例如變成可分析運動時汗液中糖份水平的可穿戴生物傳感器。

詳情查詢

嚴鋒博士

應用物理學系副教授

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