汗液是一種典型的非侵入性代謝物，通過收集與檢測，可以在無創(chuàng)的情況下獲得相關的臨床信息，以用于健康研究。葡萄糖是汗液中的重要成分之一，與血糖水平密切相關，其濃度的變化可以反映人體的健康狀況，尤其對于糖尿病的檢測與治療有重要的意義。因此，汗液是血液樣本最有希望的替代品，可通過無創(chuàng)方式評估體內(nèi)葡萄糖水平。因此，具有無創(chuàng)采集、存儲和檢測功能的可穿戴葡萄糖檢測設備是現(xiàn)在所亟需關注的問題。

近日，深圳大學閆昇研究員在ACS Applied Materials & Interfaces期刊上發(fā)表了用于汗液中葡萄糖檢測的具有可擦除液態(tài)金屬拉曼熱點的自粘性微流控芯片研究。這種自粘、可穿戴的微流控芯片由具有增強粘性的改性聚二甲基硅氧烷（PDMS）制成，可以與身體表皮很好的貼合，進而達到收集、輸送、儲存和檢測汗液的目的。此外，微流控通道內(nèi)部的等離子體熱點是在液態(tài)金屬鎵（Ga）上合成銀納米（AgNPs）結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的，可以在堿性溶液中去除。當汗液流經(jīng)微流控通道中可擦除的液態(tài)金屬拉曼熱點的位置時，可以通過檢測拉曼信號強度來獲取汗液中葡萄糖含量的信息。此外，液態(tài)金屬拉曼熱點的可擦除-再生的性質(zhì)使得芯片可以重復利用，從而大大降低制備成本。

總之，該研究制備的微流控芯片的亮點主要體現(xiàn)在：（1）無需潔凈室和光刻即可輕松制造；（2）無需等離子體鍵合方法即可生成整個芯片，并能夠避免液體泄漏問題；（3）生物流體可以通過毛細作用簡單輸送，無需外部泵源；（4）微腔能夠存儲等離子體傳感器；（5）該微流控芯片可以及時生成表面增強拉曼散射（SERS）熱點，從而避免氧化問題；（6）該微流控芯片產(chǎn)生的SERS熱點具有可擦除-再生的特性，使其可以用于葡萄糖變化的多次測量。

相關論文以“Self-Adhesive, Biocompatible, Wearable Microfluidics with Erasable Liquid Metal Plasmonic Hotspots for Glucose Detection in Sweat”為題發(fā)表在ACS Applied Materials & Interfaces期刊上，深圳大學碩士研究生袁慶偉與深圳大學微納光電子學研究院方暉教授為文章共同第一作者，深圳大學高等研究院閆昇研究員為通訊作者。

圖1 自粘性、可穿戴汗液檢測微流控芯片的設計

利用直寫技術制備微流控通道

微流控通道的制備方法多種多樣，但是常用方法所需要的實驗設備要求相對較高且操作復雜。該研究采取了一種更為簡便的直寫技術來制備微流控通道。其主要包括三個步驟：（1）使用直寫裝置制備用作通道模具的鎵（Ga）線；（2）微流控芯片的封裝；（3）微流控通道的沖洗。

圖2 基于直寫技術的微流控芯片通道制備

可擦除拉曼熱點用于汗液中的葡萄糖檢測

SERS的使用可以很好的解決微量元素的檢測，但是現(xiàn)階段拉曼基底的制備方法大多比較復雜，成本高昂。基于此，研究人員提出了一種具有可擦除拉曼熱點的LM拉曼基底的制備方案?；椎闹苽涫墙?jīng)過兩個步驟完成的，首先是利用置換反應在Ga表面生成AgNPs，其次是對Ga表面的AgNPs進行修飾。此時通入汗液，便可以達到檢測其中葡萄糖濃度的目的。當再向其中通入堿性溶液時，便可以將表面的AgNPs“清洗”掉，達到擦除的效果，重復上述制備操作便可以重新“再生”出顆粒，以再次用于檢測。

圖3 利用可穿戴微流控裝置檢測汗液中的葡萄糖

綜上所述，研究團隊開發(fā)了一種具有自粘性的可穿戴微流控裝置，可以利用表面增強拉曼散射技術以無創(chuàng)方式檢測人體汗液中葡萄糖濃度的變化?；谝簯B(tài)金屬基底的可擦除-再生液態(tài)拉曼熱點使得該芯片可被重復使用，具有巨大的應用潛力。并且所有關鍵部件（自粘性彈性體、可擦除液態(tài)金屬拉曼熱點）都是通過簡單、低成本的方法獲得的。除了葡萄糖檢測之外，這種微流控芯片在人體汗液中其他生物標志物的無創(chuàng)實時監(jiān)測方面也有著巨大潛力。

審核編輯：劉清