北京
研究内容
用于无创、实时检测汗液乳酸的可穿戴传感器在医疗保健和运动生理反应领域具有深远的意义。
南通大学于春梅和吴增强 提出了一种可穿戴的电化学传感器，该传感器具有金纳米电极阵列，通过将乳酸氧化酶(Lo x )封装在壳聚糖(CS)水凝胶中，在纳米多孔聚碳酸酯(PC)膜上制备，用于同时检测体温和汗液乳酸。所提出的传感器具有13天的长期耐用性，在较宽的线性范围(0.01-35 mM)和较低的检测限(0.144 μM)内对汗液乳酸的检测具有更好的选择性。相关工作以“ A Bifunctional Wearable Sensor Based on a Nanoporous Membrane for Simultaneous Detection of Sweat Lactate and Temperature ”为题发表在国际著名期刊 Analytical Chemistry 上。
研究要点
要点1. 作者提出了一种新的柔性传感器，该传感器具有金纳米电极阵列，通过将乳酸氧化酶(Lo x )封装在壳聚糖(CS)水凝胶中，在纳米多孔聚碳酸酯(PC)膜上制备。柔性金纳米多孔电极不仅增加了电极面积，而且提供了一个纳米受限空间来加速LOx的催化反应，并控制LOx表面的底物浓度以减少底物抑制。汗液被吸收层吸收被引入具有包封LO x 的水凝胶层中，其中汗液的乳酸盐被分解为过氧化氢和丙酮酸盐。汗液中乳酸的浓度可以通过过氧化氢的电化学信号来确定。
要点2. 基于传感器在不同温度下对不同浓度乳酸盐的响应电流，建立了多元线性回归(MLR)模型，校正温度对响应电流的影响。作者首先建立了温度和汗液通过传感器的跨膜电流之间的关系，该关系使用两个Ag/AgCl电极进行测量。基于这种关系，可以通过传感器的跨膜电流值来获得相应的温度。随后，通过将体温与汗液乳酸的反应电流相结合，能够使用MLR模型获得校正的汗液乳酸浓度。。
要点3. 所提出的传感器具有13天的长期耐用性，在较宽的线性范围(0.01-35 mM)和较低的检测限(0.144 μM)内对汗液乳酸的检测具有更好的选择性。该传感器已经成功地使用依赖于温度的跨膜电流和传感器对汗液乳酸的响应电流同时感测汗液乳酸和温度。传感器和高性能液相色谱仪在乳酸盐检测方面没有明显差异。
研究图文
图1. LO x @CS PC传感器的电化学表征与乳酸测定最佳条件的探索。
图2. LO x @CS PC传感器的性能。
图3.（A）LO x @CS PC传感器对干扰的浓度是乳酸盐的10倍的安培响应。（B）LO x @CS PC传感器的电流响应随时间的变化(底物浓度：17.5 mM乳酸)。（C）LO x @CS PC传感器不同的测试时间对17.5 mM乳酸的响应。（D）5个LO x @CS PC传感器对17.5 mM乳酸的响应。
图4. LOx@CS PC传感器的身体测试结果。
文献详情
A Bifunctional Wearable Sensor Based on a Nanoporous Membrane for Simultaneous Detection of Sweat Lactate and Temperature
Zeng-Qiang Wu,* Xiao-Qing Cao, Yu Hua, Chun-Mei Yu*
Anal. Chem.
DOI: https://doi.org/10.1021/acs.analchem.3c05216
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