智能传感器文献(3D智能传感器)

 

摘要

近日，北京大学杨莉、崔悦课题组首次展示了集成微针的Bio传感器对葡萄糖的连续监测。该传感器采用3D打印技术、电镀工艺和酶固定化步骤制造。实验结果表明，该传感器与商业blood glucose meter的检测结果水平相当。这项研究工作有望为diabetes的连续监测和治疗提供有效的途径，同时也为皮下电子设备的基础研究开辟新的道路。

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图文导读

图1 基于微针的生物传感器整体方案及材料表征。

该工作设计并使用面投影微立体光刻技术打印了9×9的微针阵列，单个微针的结构为锥形。微针阵列确保工作电极和皮肤之间有足够的接触面积，通过减小器件尺寸，形成稳定的传感器-皮肤界面。微针Bio传感器采用双电极结构，包括普鲁士蓝涂层的Au工作电极和Ag/AgCl计数器/参比电极。每个电极占据一定的微针阵列，使用磁控溅射在微针表面镀上Au或Ag，Ag/AgCl层由Ag层的氯化作用得到，Au电极上的普鲁士蓝涂层采用电镀工艺制得。最后，将葡萄糖氧化酶固定在传感器的Au工作电极上。

在皮下葡萄糖的存在下，工作电极上的酶促反应产生H2O2，从而产生电流信号响应。该生物传感器在缓冲溶液、等离子体和模拟ISF中显示出可靠和稳定的葡萄糖检测，微加工和电化学镀步骤使传感器能够线性和灵敏地检测葡萄糖，且检测范围得到拓宽。

图2 微针阵列传感器的制备工艺及其检测H2O2的性能。

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图3 生物传感器在不同环境下的选择性和稳定性。

图4 采用Bio传感器对不同溶液中的葡萄糖进行体外传感。

相关论文以题为Continuous monitoring of diabetes with an integrated microneedle biosensing device through 3D printing发表于在《微系统与纳米工程（英文版）（Microsystems & Nanoengineering）》期刊上。通讯作者是北京大学公共卫生学院杨莉研究员、北京大学材料科学与工程学院崔悦副教授。

参考文献：

doi.org/10.1038/s41378-021-00302-w

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