- 光纖生物傳感器——集成微流控芯片檢測血糖水平
- 來源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2016/5/13
芯片實驗室適用于開發(fā)早期診斷和糖尿病預防的血糖儀。只需要一小滴汗液，一種光流控裝置就可以檢測汗液溶液中的血糖。
據(jù)報道，香港理工大學和浙江大學的研究團隊開發(fā)出一種將光纖葡萄糖傳感器集成到微流控芯片中的技術，該技術可以應用于便攜式、高性能和低功耗的無創(chuàng)血糖測量設備。
（a）光纖生物傳感器集成微流控芯片的設計示意圖：①為兩個入口，②為出口，③為螺旋式混合物，④為光纖，⑤為嵌入式長周期光纖光柵傳感器；（b）長周期光纖光柵傳感器內部的模式耦合和光纖共振；（c）用于血糖感測和信號增強的多層膜運作機理。
電化學葡萄糖生物傳感器可以集成于微流控通道中，用來開發(fā)操作簡便、低功耗、便攜式微流控設備，但是電化學傳感器經常會出現(xiàn)電活性干擾問題。香港理工大學的研究員們指出，光纖傳感器可以針對上述問題提供解決方案，因為光纖傳感器不受電磁干擾影響。
通過將光纖生物傳感器和微流控芯片結合在一起，A. Ping Zhang教授及其同事制作了一款抗干擾的光流控裝置，該裝置可用于血糖水平的超靈敏檢測。他們給出的方法包含制備一個周期為390μm的長周期光纖光柵(optical fiber long-period grating, LPG)和一組包層直徑為80μm的小直徑光纖。
研究人員表示，這款光纖裝置通過共振散射產生強烈的同向模式耦合。由此而產生的中心波長，對通過光纖包層模消逝場的周圍介質的折射率（refractive index, RI)變化十分敏感。
為了將光纖折射率傳感器轉變成葡萄糖傳感器，該團隊選取葡萄糖氧化酶作為可以與溶液中的葡萄糖發(fā)生反應的傳感材料。為了支撐傳感薄膜并放大折射率變化，在固定傳感薄膜之前，該團隊在長周期光纖光柵傳感器的側面，沉積由聚乙烯亞胺與聚丙烯酸（polyethylenimine and polyacrylic acid, PAA）制成的pH感應多層膜。
Zhang教授指出，PEI/PAA多層膜“監(jiān)測葡萄糖氧化酶催化葡萄糖的氧化，并通過多層膜的膨脹或收縮映射氧化反應。”
實驗結果顯示，就其本身而言，新的光纖傳感器非常靈敏，可檢測的葡萄糖氧化酶濃度低至1 nM。該團隊稱，將光纖傳感器集成于微流控芯片后，傳感器性能在檢測范圍和反應時間方面獲得了進一步改善。
值得注意的是，在實驗期間生物分子活性沒有明顯降低，這意味著逐層自組裝技術對傳感薄膜內部的葡萄糖氧化酶呈現(xiàn)出強勁的靜電吸附能力。相關研究發(fā)表于美國光學學會出版物《生物醫(yī)學光學快訊》。
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