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可穿戴SERS传感器,可用于检测人体汗液和药物滥用

可穿戴SERS传感器,可用于检测人体汗液和药物滥用

  • 作者:塑伯
  • 来源:www.tpe-sp.com
  • 发布时间:2022-07-15 15:04
  • 访问量:

可穿戴SERS传感器,可用于检测人体汗液和药物滥用

  • 分类:智能穿戴动态
  • 作者:塑伯
  • 来源:www.tpe-sp.com
  • 发布时间:2022-07-15
  • 访问量:807

目前,可穿戴传感器已经能够在日常条件下跟踪佩戴者的运动和生命体征,如步数、血压、血氧和心率,并逐渐发展出以无创方式原位化学传感佩戴者生物流体(如汗液、唾液、眼泪和尿液)的技术。

然而,传统的可穿戴传感器通常无法在一次测量中区分不同的化学物质。如果它想被设计成测量多种化学物质,它需要更大的尺寸和非常昂贵的成本。

能够检测多种化学分子和生物标记对于及时、准确和全面地了解佩戴者的复杂生理和病理状况至关重要。因此,东京大学的研究团队开发了一种基于表面增强拉曼光谱(SERS)技术的新型可穿戴超薄传感器。

拉曼技术对可穿戴生物监测具有重要意义,因为它们具有在没有分子标记的情况下进行灵敏和多通道化学分析的能力。难点在于生物系统固有的拉曼信号很弱,需要将目标分子结合到合适的基底上放大拉曼响应。

研究小组选择黄金作为基础。金是一种可以有效用作SERS衬底的已知材料。几个研究项目已经研究了在实际的SERS平台中使用金属的不同方法。研究团队的灵感来自于制造镀金聚乙烯醇(PVA)纳米纤维的最新进展,这种纳米纤维用于可以长时间佩戴在人体皮肤上的电子传感器。

这些PVA装置是由涂有黄金的超细线纺成的,因此它们可以毫无问题地附着在皮肤上,因为黄金不会以任何方式与皮肤发生反应或刺激皮肤。

这种可穿戴传感器由纳米网格状的PVA纤维制成,表面覆盖着150纳米的金层。将涂覆的纤维纳米网附着在目标表面(如人的皮肤),然后将PVA用水溶解,只在目标表面留下完整的金纳米网。

纳米线的尖锐边缘充当局部SERS效应的“热点”。研究人员通过减小纳米线的直径来优化单位体积的热点数量,同时保持足够的机械强度以实现耐磨性。

在概念验证测试中,志愿者戴上贴片,暴露在不同的化学物质中,然后由商用785纳米拉曼光谱仪进行检测。实验表明,该系统可以检测尿素和抗坏血酸等生物分子,并识别水中的微塑料污染。它还可以检测常见的药物滥用,并将其应用于执法。

目前,该系统需要外部光源和光谱仪,但研究人员将通过直接键合的方式将半导体纳米激光器和纳米光谱仪集成到可穿戴SERS传感器中。

目前,我们的传感器需要进行微调,以检测特定的物质,我们希望在未来进一步提高灵敏度和特异性。由此,我们认为像血糖监测这样的应用是可能的,非常适合糖尿病患者,甚至可以用于病毒检测。

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