為超靈敏度葡萄糖檢測而開發的微流控芯片

快速而高靈敏的血糖檢測是必需的診斷,例如,缺乏胰島素和過多血糖是糖尿病的兩大病因,兩者均可測量血糖來檢測。

人們已經用光纖和微流控來開發便宜、超靈敏的芯片實驗室器件,它只用一滴汗就可快速測量葡萄糖水平。所依託的技術屬於“光流控學”這一新領域的範疇,這項技術結合了光子傳感(利用光的特性檢測化學物質)和微流控(沿微通道精確控制微量流體)。

香港理工大學的科學家及其同事把一隻新型光纖生物傳感器與一片微流控芯片合為一體,研製成一款無干擾光流控器件,以超高靈敏度檢測葡萄糖水平。他們製成的光纖傳感器對其周圍物質折射率的變化非常敏感。為了把它變成葡萄糖監測計,科研小組用葡萄糖氧化酶構成的一層薄膜作為傳感材料,因為它能與溶液中的葡萄糖反應。

為了支持傳感膜和進一步增強信號,科研小組又在傳感器裡加了另外兩種材料——聚乙烯亞胺(PEI)和聚丙烯酸(PAA)。結果形成幾層PEI/PAA,再加頂層的葡萄糖氧化酶,然後埋入芯片的微通道。研究人員運行幾次檢驗後發現,光纖傳感器本身非常靈敏,能檢測低至1 nM的葡萄糖氧化酶濃度,把傳感器集成進微流控芯片後性能更是大幅提升。提升的不僅是檢測範圍,還有反應時間,從6分鐘縮短到70秒。

該研究的論文發表於2016年4月28日的《生物醫學光學快報》(Biomedical Optics Express)雜誌​​。合著者之一、香港理工大學助理教授A. Ping Zhang博士說:“光子方法被視為超靈敏度傳感最有前景的技術之一,如果將光子技術集成到微流控芯片這一微型平台上,就能造就一台小型芯片實驗室分析系統,快速生成可靠結果。

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