血糖檢測是糖尿病患者每天必做之事，但傳統(tǒng)單一的生物標(biāo)志物檢測方法往往難以同時滿足不同環(huán)境的需求，而且市場上已存在的血糖儀監(jiān)測的長期使用可能會造成局部血管萎縮等問題。

記者27日從西安電子科技大學(xué)獲悉，該校機(jī)電工程學(xué)院呂銳嬋教授團(tuán)隊將目光投向光電傳感實時血糖檢測，利用光子晶體增強(qiáng)稀土發(fā)光結(jié)合增材制造技術(shù)實現(xiàn)汗液葡萄糖檢測。

“稀土發(fā)光可以算得上是我們課題組的‘看家本領(lǐng)’，我們在此領(lǐng)域發(fā)表了幾十篇論文，并授權(quán)了多項專利。”在稀土發(fā)光領(lǐng)域深耕十余年的呂銳嬋對“稀土”這一材料十分鐘愛，“稀土可以把我們?nèi)巳庋劭床坏降慕t外光轉(zhuǎn)換到肉眼能夠看到的可見光區(qū)間，這就是稀土的上轉(zhuǎn)換，通過它的這一特性，可以實現(xiàn)檢測的肉眼可見。”

團(tuán)隊制造了一種發(fā)光陣列薄膜，以稀土上轉(zhuǎn)換納米粒子作為核心，外面包了一層棕黑色的二氧化錳納米片。二氧化錳與葡萄糖的產(chǎn)物過氧化氫反應(yīng)，使得二氧化錳變成二價錳離子，二價錳離子是無色的。從顏色上來看，薄膜的顏色就從黑色變?yōu)闊o色；從發(fā)光上來看，薄膜在激光照射下熒光由弱光變強(qiáng)光。二者都能說明血液中葡萄糖含量的增多。

巨子悅正在跟隨呂銳嬋攻讀博士研究生，全程參與這一研究的他對該項技術(shù)的實現(xiàn)過程相當(dāng)了解。“除了顏色和發(fā)光之外，我們加上一個光電信號轉(zhuǎn)換器，可以把這種光信號轉(zhuǎn)換為更加直觀的數(shù)值。”

除了在材料上下功夫，呂銳嬋也在思考如何讓這些材料發(fā)揮最大效用。據(jù)介紹，二氧化錳包裹稀土上轉(zhuǎn)換納米粒子很小，只有100納米左右，粉末易吸水造成穩(wěn)定性差，所以需要一個載體。

呂銳嬋團(tuán)隊采用PMMA光子晶體進(jìn)行了進(jìn)一步的熒光增強(qiáng)，并采用PDMS作為薄膜載體。PMMA光子晶體是微米級顆粒，納米級粒子可以很好地沉積在這些縫隙里，就會產(chǎn)生光子晶體的效應(yīng)；同時，聚二甲基硅氧烷PDMS作為常用的柔性有機(jī)材料，還會起到輔助熒光增強(qiáng)作用。

作為高性能電子裝備機(jī)電集成制造全國重點實驗室副主任，呂銳嬋對薄膜的制造工藝也花了很多心思。“我們用到了全國重點實驗室研發(fā)的增材制造裝備，用選擇性激光熔融技術(shù)SLM進(jìn)行上轉(zhuǎn)換納米微米級結(jié)構(gòu)的構(gòu)建制造，很好地滿足了打造PDMS陣列的需求。”

這一制造方法不僅可以使得檢測薄膜力學(xué)性能更穩(wěn)定，更可以提高發(fā)光納米粒子的熒光效果。一束激光照過來，在具有陣列結(jié)構(gòu)的薄膜中，由于產(chǎn)生了局部發(fā)光增強(qiáng)效應(yīng)，會更清楚的看到納米粒子發(fā)出的可見光，更有效降低背景信號干擾。

在課題組“拿手”材料和全國重點實驗室頂尖制造技術(shù)的加持下，呂銳嬋團(tuán)隊設(shè)計出了便攜式熒光檢測裝置，在檢測的靈敏度和范圍方面都有了很明顯的提升，檢測靈敏度可達(dá)到1.2μM，線性范圍可從20μM至800μM。

“雖然這個成果在檢測靈敏度、檢測區(qū)間、便攜程度上都有了很大提升，但汗液中的葡萄糖和傳統(tǒng)血糖在時間軸上的濃度分布曲線還是有區(qū)別的，我們也正在探尋其中的規(guī)律。”呂銳嬋坦然介紹了這一研究的不足之處。但正因為像他們這樣一批批科研工作者的努力，或許可以期待這一“葡萄糖體外光電檢測技術(shù)”的普及應(yīng)用。

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