人體中關鍵生物標記物的精確和連續(xù)測量可以為健康評估、藥物指導、外科干預方案制定和術后監(jiān)測提供科學依據。NO作為內源性的生物活性分子廣泛地存在于哺乳動物體內的各個組織和器官，不同濃度的NO對生物體的一系列生理活動諸如血管功能調節(jié)、神經遞質釋放、免疫系統(tǒng)調節(jié)等均具有重要影響。因此實時監(jiān)測生物體內NO水平對了解NO與生物機體的相互作用機理以及某些疾病的診斷和治療具有重要意義。已有NO探測器所用材料均不可降解，器件在首次植入體內進行NO含量檢測后需要再次手術取出，增加了感染幾率和操作成本。

近日，清華大學材料學院尹斕課題組在Nature Communications 上發(fā)表了題為“A flexible and physically transient electrochemical sensor for real-time wireless nitric oxide monitoring”的研究論文，制備了一種可用于生物體釋放一氧化氮（NO）實時監(jiān)測的瞬態(tài)傳感器件。

在本研究中，科研人員利用模板法制備了聚乳酸和聚三亞甲基碳酸酯共聚物（PLLA-PTMC）柔性可降解基底材料，然后在其上磁控濺射了納米金薄膜構建探測電極系統(tǒng)，最后在工作電極表面通過電化學聚合的方法制備了對NO具有選擇特異性的丁香酚薄膜。通過相關性能表征，整個器件體現出低探測極限（3.92 nM）、寬探測范圍（0.01–100 μM）、即時響應特性（《 350 ms） 以及良好的抗干擾性能。該傳感器不僅可以定量檢測動物細胞以及組織釋放出的NO信號，在集成無線傳輸裝置和數據可視化軟件后，植入哺乳動物體內的傳感器還可以長時間實時監(jiān)測骨關節(jié)腔內NO濃度變化。此外，整個器件在體內生理環(huán)境下可以實現完全物理消失和降解。元素含量測試以及組織染色切片觀察表明，體內無器件構成元素殘留，細胞形態(tài)如常，傳感器體現出良好的生物相容性以及可降解特性。

圖1. 柔性瞬態(tài)NO傳感器結構示意圖

圖2. 柔性瞬態(tài)NO傳感器性能： （a） NO響應曲線; （b） 抗干擾性能; （c） 軟骨細胞NO濃度持續(xù)監(jiān)測; （d） 新西蘭白兔骨關節(jié)腔內NO濃度持續(xù)監(jiān)測; （e） NO傳感器降解過程

該研究成果為明確內源性NO的生理功能及其相關作用機制提供了新研究方法，也為柔性可降解生物傳感器的設計和制備提供了新的思路。清華大學材料學院副教授尹斕為本文的通訊作者，材料學院博士后李嶸峰、北京市創(chuàng)傷骨科研究所副研究員綦惠、清華大學電子系博士生馬源以及材料學院博士生鄧雨平為共同第一作者，合作者包括天津醫(yī)科大學研究員張栩，副研究員何金龍、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，牛津大學博士生Laura Wheatley，清華大學電子系副教授張沕琳，副教授盛興，本科生黃琮熹等。本工作獲得了國家自然科學基金、中國博士后基金、北京市自然科學基金以及清華大學自主科研基金的支持。
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