糖尿病是世界上增長(zhǎng)最快的慢性疾病之一。雖然血糖濃度可用便攜式設(shè)備精確測(cè)量，但侵入式采血過(guò)程常常給受試者帶來(lái)不適。汗液包含有多種代謝物、小分子和蛋白質(zhì)，是一種非常有潛力的血液替代生物樣本，且可通過(guò)非侵入方式從人體皮膚表面收集。

紗線基微流控汗液比色傳感裝置具有成本低、透氣/透濕性好、可與傳統(tǒng)紡織工藝兼容、信號(hào)肉眼直接讀取等優(yōu)點(diǎn)，在可穿戴汗液分析領(lǐng)域備受關(guān)注。然而，其性能（包括靈敏度和檢測(cè)限）難以與電化學(xué)汗液分析傳感器相比，尤其是在葡萄糖濃度低至20 μM 以下的汗液樣本中，其實(shí)際應(yīng)用仍有困難。因此，為了滿足人體汗液葡萄糖監(jiān)測(cè)的需求，提高紗線基微流控比色傳感器性能極為必要。

近日，西南大學(xué)魯志松教授和余玲教授帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種以鹽響應(yīng)棉紗線為微流控單元的葡萄糖傳感裝置，并成功將其用于人體汗液分析，實(shí)現(xiàn)了人體汗液樣本中葡萄糖的高靈敏檢測(cè)。

該工作通過(guò)表面引發(fā)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合（SI-ATRP）將兩性離子聚合物刷（PSBMA）接枝到棉紗線上，成功制備了可用作微流控單元的鹽離子響應(yīng)棉紗線。在離子作用下，PSBMA的聚合物鏈構(gòu)象可從塌陷狀態(tài)向舒張狀態(tài)轉(zhuǎn)變，令改性紗線具有更好的離子捕獲能力、更明顯的溶脹效果和更高的吸水能力。

當(dāng)鹽溶液流經(jīng)改性紗線時(shí)，所含的離子和水分子被大量捕獲，從而使得流出溶液中的葡萄糖分子在一定時(shí)間內(nèi)得到顯著富集。 以鹽響應(yīng)棉紗線為微流控單元構(gòu)建了線/紙基微流控比色傳感裝置，并進(jìn)一步將其用于人工汗液中葡萄糖濃度監(jiān)測(cè)，其靈敏度和檢出限分別為-0.255/μM和14.7 μM。這一性能顯著優(yōu)于基于未修飾棉線的微流控汗液分析裝置，并可與部分汗液葡萄糖電化學(xué)傳感器相媲美。

通過(guò)編織技術(shù)將鹽離子響應(yīng)紗線整合到疏水織物中，構(gòu)建了可用于人體汗液葡萄糖檢測(cè)的頭帶。借助智能手機(jī)圖像分析系統(tǒng)，該頭帶可以監(jiān)測(cè)志愿者運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的汗液葡萄糖濃度。 總體而言，該工作有望擴(kuò)展鹽響應(yīng)聚合物在分析化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，并為穿戴式汗液分析紗線基微流控傳感器制備提供一種簡(jiǎn)便的新方法。

相關(guān)成果以“Smart salt-responsive thread for highly sensitive microfluidic glucose detection in sweat”為題，發(fā)表在英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)期刊Lab on a Chip上。

審核編輯：劉清