巴西圣保羅大學（University of So Paulo）的研究人員與圣保羅州立大學（So Paulo State University）、阿拉拉夸拉大學（University of Araraquara）、坎皮納斯州立大學（University of Campinas，UNICAMP）及巴西國家納米技術(shù)實驗室（Brazilian National Nanotechnology Laboratory）等研究同仁合作，共同開發(fā)制作出一種印制在微生物納米纖維素上的穿戴式傳感器。這款皮膚附著式傳感器是打印在塑料表面上的傳統(tǒng)傳感器的改進替代品。它可以使用在非侵入性檢測領(lǐng)域，并監(jiān)測汗液中存在的體液。

這項研究由Osvaldo Novais de Oliveira Junior帶領(lǐng)，并由巴西圣保羅研究支持基金會（FAPESP）通過由生物聚合物制成并用于長期監(jiān)測的印刷及植入式生物傳感器、用于生物標記檢測的納米結(jié)構(gòu)柔性組件的設(shè)計和制造和開發(fā)基于可同時檢測細菌威脅的電子舌分析工具等項目，以及多用戶設(shè)備補助金提供支持。

這篇以“附著在人體皮膚上的微生物納米纖維素用于電化學傳感器以檢測汗液中的金屬離子和生物標記”為題的文章已發(fā)表在《Talanta》期刊上。

“微生物納米纖維素是一種100%的天然高分子/聚合物。它是由糖中的細菌產(chǎn)生的。與塑料相比，它的主要優(yōu)點是提供了與人體皮膚之間更好的介接性與服貼性。在其他應(yīng)用中，它已在傷口涂劑的實際醫(yī)用市場上使用多年，用于傷口敷料以及其他應(yīng)用，但它從未作為電化學傳感器基板而進行過研究，”該論文共同第一作者Robson Rosa da Silva表示。

置于塑料基板上的穿戴式傳感器常會出現(xiàn)的問題是，汗水會在皮膚和傳感器之間形成屏障，不但會阻礙檢測，并且會造成過敏。Silva指出：“納米纖維素是完全透氣的，這使得汗水可以到達電極的活性層?！?/p>

這個傳感器是一個長1.5厘米、寬0.5厘米的小巧矩形貼片，就和一張衛(wèi)生紙一樣薄。它可以檢測多種生物標記，例如鈉、鉀、尿酸、乳酸和葡萄糖等。Silva說道，“這些元素或物質(zhì)會在血液中循環(huán)，也可以在汗液中被檢測到。因此，糖尿病監(jiān)測會是這款納米纖維素傳感器的可行性應(yīng)用之一。另一種應(yīng)用就是通過檢測雌二醇來控制女性荷爾蒙?！?/p>

該組件還可用于檢測存在于生物體中的大氣污染物。他進一步表示：“作為概念證明，我們將這個傳感器暴露于低含量的有毒金屬（例如鉛和鎘）中，結(jié)果呈現(xiàn)陽性。”

這個傳感組件是使用半自動絲網(wǎng)印刷和具有高濃度碳顆粒的涂劑印刷在微生物納米纖維素基板上。由于碳具備良好的導電性，所以成為首選。該論文另一位共同第一作者Paulo Augusto Raymundo Pereira解釋道，“化學氧化還原反應(yīng)能產(chǎn)生出可測量目標代謝物濃度的電信號，這個傳感器會與恒電位儀相連，恒電位儀會憑借電流的變化進行電化學測量。測量到的數(shù)據(jù)會傳輸?shù)接嬎銠C上并轉(zhuǎn)換成標準曲線?！备鶕?jù) Pereira 的說法，設(shè)計傳感器與數(shù)據(jù)測量/讀取組件之間的無線通信并不困難。

目前研究人員正在研究使用傳感器來使用藥物，并致力于研究使其商業(yè)化的可行方法。在可生物分解基板（納米纖維素及洋蔥薄膜）上制作用于醫(yī)療、食品及農(nóng)產(chǎn)加工應(yīng)用的絲網(wǎng)印刷電極項目的第一階段由Biosmart Nanotechnology公司主導，并獲得FAPESP“小型企業(yè)創(chuàng)新研究”（Innovative Research in Small Business，PIPE）計劃的支持。