【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近期，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體物理研究所研究員蔣長(zhǎng)龍團(tuán)隊(duì)在可穿戴水凝膠貼片及體液中尿素視覺監(jiān)測(cè)方面取得進(jìn)展，通過在三維多孔聚丙烯酰胺(PAM)水凝膠中嵌入上轉(zhuǎn)換光學(xué)探針，設(shè)計(jì)制備了一種可穿戴傳感貼片，并將該貼片與智能手機(jī)的顏色識(shí)別器結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)尿素的現(xiàn)場(chǎng)快速定量分析。相關(guān)研究成果發(fā)表在Analytical Chemistry上。
 

　　尿素是人體含氮物質(zhì)最終代謝的主要產(chǎn)物，會(huì)通過汗液、尿液、唾液和血液排出，其在臨床診斷中被認(rèn)為是腎功能的重要指標(biāo)，因此有效檢測(cè)尿素水平對(duì)于疾病的研究和早期診斷至關(guān)重要。可穿戴傳感器由于可以直接佩戴在人體皮膚上且具有非侵入性的特性受到廣泛關(guān)注，三維網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)的水凝膠具有良好的柔韌性、拉伸性和生物相容性，這些特性使其成為可穿戴傳感器的理想材料，然而目前報(bào)道的大多數(shù)熒光水凝膠都是由短波長(zhǎng)激發(fā)的，在檢測(cè)生物樣品時(shí)容易受到自發(fā)熒光和背景熒光的干擾。上轉(zhuǎn)換納米粒子(UCNPs)與傳統(tǒng)的熒光材料相比，能消除生物樣品的自熒光和背景干擾，提高檢測(cè)靈敏度。因此，利用UCNPs設(shè)計(jì)可穿戴傳感器是檢測(cè)人類生物標(biāo)志物的有效策略。
 

　　鑒于此，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種基于上轉(zhuǎn)換光學(xué)探針的聚丙烯酰胺水凝膠傳感器。探針由UCNPs和對(duì)二甲氨基肉桂醛(p-DMAC)組成，基于內(nèi)濾效應(yīng)(IFE)，尿素與p-DMAC反應(yīng)產(chǎn)生的紅色產(chǎn)物猝滅UCNPs的綠色熒光，使上轉(zhuǎn)換熒光從黃色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色，實(shí)現(xiàn)尿素的熒光檢測(cè)。在此基礎(chǔ)上該研究結(jié)合PAM水凝膠制作了柔性可穿戴傳感器，并利用3D打印技術(shù)構(gòu)建便攜式傳感平臺(tái)。
 

　　研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的上轉(zhuǎn)換熒光探針和水凝膠傳感器的檢測(cè)限(LOD)分別為1.4μM和30μM。水凝膠傳感貼片為檢測(cè)體液中的生物標(biāo)志物提供了便利和準(zhǔn)確的傳感策略，在疾病預(yù)警和臨床診斷設(shè)備上具有應(yīng)用潛力。
 

　　圖(a)設(shè)計(jì)可穿戴水凝膠傳感貼片；(b)汗液中尿素的傳感和水凝膠的SEM圖像；(c)水凝膠傳感貼片在980 nm激發(fā)光和日光下對(duì)尿素的響應(yīng)；(d)便攜式尿素檢測(cè)傳感平臺(tái)；(e) G/R比值與尿素濃度在0-40 mM范圍內(nèi)的線性關(guān)系。