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浙江大学高分子科学与工程系分离膜黄小军团队关于梯度孔膜智能传感新成果在Biosensors and Bioelectronics发表

日期:2020-10-14 16:04

  

即时检验(Point-of-care Testing, POCT)技术致力于开发易于使用、无需设备的方法来实时监测人类代谢物和疾病生物标记物。它可以用于监测诸如动脉粥样硬化、高血压、糖尿病等慢性疾病,以及诊断包括心肌梗塞、中风、败血性休克在内的急性疾病。在各种POCT传感技术中,电化学传感器因其定量的电信号传导、快速响应和低检测限而被广泛使用。POCT中常用的电化学传感器主要由平面电极组成。但是,当将平面结构应用于复杂的生物样品时,这种结构缺乏将分析物与干扰物分离的能力,比如全血检测。平面电极的二维结构还限制了活性物质的充分固定和信号传输,从而严重影响了传感精度。因此,开发具有选择性血液分离、高灵敏度和高精度的微型三维生物传感器至关重要。

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本团队基于梯度孔中空纤维膜(HFM)构建了新型酶膜生物传感平台。首先将梯度孔中空纤维膜作为三维支架,在支架上原位合成导电聚苯胺(PANI)和铂纳米颗粒(Pt NPs),以实现电导性和催化效率。梯度孔中空纤维膜独特的结构提供了混合流体动力学模型,包括内腔中的毛细作用力和有序孔中的流体扩散,有利于毛细管方向的快速虹吸和径向方向的均匀扩散。更重要的是,匹配的中空纤维膜梯度孔径表现出色的血液筛分性能,既消除了细胞干扰又提高了即时检测过程中的准确性。纳米结构的PANIPt NP增加了电极面积和催化电流,从而提高了生物传感器的灵敏度。此外,三维多孔结构和原位沉积的导电聚合物实现分离与检测的协同耦合,从而满足POCT采样过程中的微量采样、分离、传质与响应等功能,首次实现构建将互连导电纳米材料、选择性血液分离膜模块和梯度孔载酶结构集成于一体的即时电化学生物传感器平台。它为设计多功能三维电化学生物传感器提供了一种有前途的策略,有望促进其在资源有限地区,大规模人群筛查和突发公共卫生事件中的大规模应用。

相关成果以Capillary-driven blood separation and in-situ electrochemical detection based on 3D conductive gradient hollow fiber membrane为题发表在高水平期刊Biosensors and Bioelectronics (IF=10.257) ;文章链接:https://authors.elsevier.com/sd/article/S0956-5663(20)30710-7. 论文的第一作者为浙江大学高分子科学与工程学系黄小军副教授团队的博士研究生吴慧敏;通讯作者为浙江大学高分子科学与工程学系黄小军副教授、杭州师范大学医学院陈大竞教授。该项工作得到了国家自然科学基金、浙江省自然科学基金等项目的资助。


 




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