基于唾液的创新型葡萄糖传感器为糖尿病监测带来变革

基于唾液的创新型葡萄糖传感器为糖尿病监测带来变革卡塔赫纳科技大学的研究人员开发出一种可以测量唾液中葡萄糖水平的传感器，为糖尿病患者提供了一种监测血液中葡萄糖水平的替代方法。图片来源：©2023KAUST;AnastasiaSerin糖尿病是一种人体无法调节血糖水平的疾病。血糖水平升高会导致心血管疾病和其他病症，因此糖尿病患者必须将血糖维持在适度水平。传统上，糖尿病患者使用仪器监测血糖，这种仪器每天数次刺破手指分析一滴血。最近，植入式传感器可以提供连续的血糖监测，而无需令人不悦的针刺，但这些设备对较低血糖水平的准确性可能较低，而且未被批准用于儿童。托马斯-安托普洛斯教授和阿比纳夫-夏尔马（上图）目前正在开发一种晶体管传感器阵列，可以同时检测唾液中的多种代谢物。图片来源：©2023KAUST;AnastasiaSerin唾液作为血液检测的替代品检测唾液是监测葡萄糖的一种更方便的方法，因为唾液与血糖水平相关。然而，唾液中的葡萄糖浓度远低于血液中的葡萄糖浓度，因此，如果没有先进的实验室设备，就很难进行精确测量。现在，KAUST团队利用薄膜晶体管制造出了一种高灵敏度的葡萄糖检测器。团队成员阿比纳夫-夏尔马（AbhinavSharma）说，这些体积小、重量轻、功耗低的设备可以作为廉价的一次性传感器进行批量生产。"他说："以唾液为介质的易用无创葡萄糖测量装置可能会改变全球数百万患者的生活。设备如何工作晶体管包含氧化铟和氧化锌半导体薄层，上面有葡萄糖氧化酶。当唾液样本放在传感器上时，特定的酶会氧化其中存在的葡萄糖，生成D-葡萄糖酸内酯和过氧化氢。过氧化氢的电氧化作用产生电子，电子进入半导体层。这就改变了流经半导体的电流，而这种效应的大小表明了样品中的葡萄糖浓度。研究人员使用添加了不同量葡萄糖的人体唾液样本对他们的设备进行了测试，同时还分析了测试前空腹的志愿者的唾液（唾液中的葡萄糖水平可能与餐后血糖不相关）。他们发现，该设备在不到一分钟的时间内就能正确测量出各种葡萄糖浓度。最重要的是，唾液中的其他分子（包括果糖和蔗糖等糖类衍生物）并没有阻碍传感器的检测。虽然该装置的灵敏度会随着时间的推移而下降，但在室温下存放两周后仍能保持良好的性能。未来展望研究小组目前正在开发一种晶体管传感器阵列，可以同时检测唾液中的多种代谢物。领导该团队的托马斯-安托普洛斯说："开发可与智能手机集成的便携式传感器阵列是未来研究的一个潜在方向。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1381045.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1381045.htm

附着于叶片的贴片可监测作物疾病和环境压力因素

附着于叶片的贴片可监测作物疾病和环境压力因素植物病害每年导致约20%至40%的农作物损失，不仅导致粮食产量减少，而且导致物种多样性减少，更不用说疾病控制的成本。据联合国粮食及农业组织估计，2030年将有近6.7亿人（占世界人口的8%）营养不良。智能农业，即利用创新技术提供有关水、土壤类型和疾病等重要因素的信息，作为确保全球粮食安全的一种手段已经获得关注。能够提供实时、无创监测的植物穿戴式传感器并不是一个新事物。但现有的传感器能监测的范围有限，灵敏度低，而且不能发现特定的疾病。考虑到保持作物健康的重要性，北卡罗来纳州立大学的研究人员开发了一种更先进的电子贴片，直接放在植物的叶子上，监测病原体感染和环境压力。这种贴片很小--只有1.2英寸（30毫米）长--由一种含有传感器和银纳米线电极的柔性材料制成。它们被放置在植物的叶子下面，那里有更多的气孔，即让植物"呼吸"的孔。这些贴片是早期版本的升级版，通过测量挥发性有机化合物来检测植物疾病。该研究的共同通讯作者朱勇说："新的贴片集成了额外的传感器，使它们能够监测温度、环境湿度以及植物通过其叶片'呼出'的水分数量。"为了测试他们的新补丁，研究人员转向了不起眼的西红柿，这是消费最广泛的农产品之一。茄科植物容易受到许多病原体的影响，包括真菌、病毒和细菌，这些病原体会大大降低作物产量和水果质量。温室中的番茄植株感染了三种病原体：番茄斑萎病毒（TSWV）；早疫病，一种真菌感染；以及晚疫病，由一种叫做卵菌的真菌类病原体引起。这些植物还被暴露在非生物（非生活）压力下，如过度浇水、干旱、缺乏光照和高盐度。这项研究的共同通讯作者魏青山说："这很重要，因为种植者越早发现疾病或真菌感染，他们就越有能力限制疾病的传播并保护他们的作物。此外，种植者越能快速识别非生物压力，如被盐水入侵污染的灌溉水，他们将能更好地应对相关挑战并提高作物产量。"在试验了各种传感器的组合后，研究人员使用机器学习模型分析了他们的数据，以确定何种组合能更有效地识别疾病和压力。该模型证实，要做到最有效，至少需要三个传感器。"我们检测所有这些挑战的结果是全面的，"魏青山说。"例如，我们发现，在一个补丁上使用三个传感器的组合，我们能够在植物首次被感染后四天检测到TSWV。这是一个重要的优势，因为西红柿通常在10到14天内不会显现感染TSWV的任何症状"。研究人员说，他们接近于创造一个作物种植者可以使用的补丁。他们打算制作无线贴片，然后在温室外的田间进行测试，以确保它们在真实世界的条件下发挥作用。朱勇说："我们目前正在寻找工业和农业合作伙伴，帮助我们推进这项技术的开发和测试。"这可能是一个重大的进步，帮助种植者防止小问题变成大问题，并帮助我们以一种有意义的方式解决粮食安全挑战。"这项研究发表在《科学进展》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1354529.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1354529.htm

耳塞内置传感器可通过分析脑电波和汗液了解机主健康状况

耳塞内置传感器可通过分析脑电波和汗液了解机主健康状况当设备插入耳朵时，集成电生理传感器会与耳道皮肤接触，从而检测到邻近大脑颞叶的电活动。与此同时，电化学电极还能测量聚集在外耳外耳道部位的汗液中的乳酸盐含量。这些电极表面覆盖着一层亲水性水凝胶，这意味着它能吸水。所有传感器不仅具有柔韧性，而且还具有弹性和缓冲性。这些特性有助于它们舒适地贴合每位患者耳朵的独特轮廓，并在患者进行各种体力活动时与皮肤保持接触。当患者进行这些活动时，传感器会将读数传送到耳塞，耳塞再将数据无线传输到智能手机或笔记本电脑上进行处理。通过结合脑部活动和乳酸数据，医生可以诊断不同类型的癫痫发作、监测运动时所付出的努力或监测压力水平......以及该技术的其他可能应用。传感器适合每个病人的耳朵在迄今为止进行的测试中，使用传感器获得的数据与通过市售脑电图（EEG）耳机和含乳酸盐血液样本获得的数据相吻合。加州大学圣地亚哥分校的帕特里克-梅西埃（PatrickMercier）教授说："这项研究迈出了重要的第一步，表明只需增强人们日常使用的耳塞的功能，就能从人体测量出有影响力的数据。由于使用这项技术不存在重大摩擦，我们预计最终会得到广泛采用。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1387011.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1387011.htm

可穿戴式无创传感器可通过监测汗液确定是否有炎症迹象

可穿戴式无创传感器可通过监测汗液确定是否有炎症迹象虽然急性炎症反应是人体抵抗感染和加速愈合的自然方式，但长期或慢性炎症可能会导致不可逆的组织损伤。而能够快速、轻松地检测炎症是治疗的关键。测量血液中C反应蛋白(CRP)的水平通常用作炎症的生物标志物，但需要复杂的实验室设备和人员来分析血液样本。现在，加州理工学院的研究人员开发了一种新型可穿戴传感器，称为InflaStat，通过测量人体汗液中的CRP水平来无线、无创地监测炎症。研究人员在开始制造他们的第一个汗液分析传感器之前必须克服一些障碍。主要难题是CRP比其他分子更难检测，它在血液中的浓度比其他生物标志物低得多，而且它的分子更大，这意味着将它们从血液中分泌到汗液中更加困难。“这些是以前阻止人们进行可穿戴CRP传感的主要问题，”该研究的通讯作者高伟说。“我们需要高灵敏度来自动监测皮肤上极低浓度的CRP。”InflaStat由激光雕刻的石墨烯制成，石墨烯含有微小的孔，可形成较大的表面积。这些孔含有与CRP结合的抗体和称为氧化还原分子的特殊分子，能够在某些条件下产生小电流。传感器结构中融入了金纳米颗粒，每个纳米颗粒都携带一组独立的CRP检测抗体。当佩戴者汗液中的CRP分子进入传感器时，它们会附着在检测器抗体和石墨烯孔中的抗体上。然后纳米颗粒附着在石墨烯上并触发氧化还原分子产生电流，该电流由附着在传感器上的电子元件读取。由于每个金纳米粒子都含有许多检测抗体，因此信号（非常小）被放大得远远超过单个CRP分子产生的信号。研究人员在健康参与者、慢性阻塞性肺病患者和从新冠病毒感染中康复的参与者身上测试了InflaStat。他们发现该传感器佩戴舒适，并且可以无创、无线地获取炎症生物标志物信息。数据实时显示在定制的智能手机应用程序上。正如预期的那样，慢性阻塞性肺病患者和新冠病毒感染后患者的CRP水平显着高于健康参与者。研究人员发现，该传感器可以准确检测汗液中与血液水平相关的CRP水平。研究人员表示，他们的研究结果表明，他们的传感器可用于无创、家庭监测炎症性肠病或慢性阻塞性肺病等慢性疾病。更重要的是，他们表示它可以适用于测试其他痕量水平和疾病相关的生物标志物。“这是一个通用平台，可以让我们监测体液中极低水平的分子，”高说。“我们希望扩展这个平台来监测其他临床相关的蛋白质和激素分子。我们还想看看这是否可以用于慢性病管理。炎症对许多患者来说意味着风险。如果能够在家对他们进行监测，就可以识别他们的风险，并及时给予治疗。”该研究发表在《自然生物医学工程》杂志上，下面由加州理工学院制作的视频展示了传感器如何检测CRP。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1366975.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1366975.htm

巴西开发出“植物可穿戴”传感器 可测果蔬农药残留

巴西开发出“植物可穿戴”传感器可测果蔬农药残留虽然农药施用时很小心，但风往往会把农药吹到意想不到的地方，因此检测受污染的农作物对于将农药暴露保持在供人类食用的安全水平至关重要。研究人员测试了两种常见杀虫剂——多菌灵和百草枯，前者是一种抗真菌剂，经常喷洒在巴西的橙子等柑橘类作物上。后者是一种喷洒在农田上的除草剂，以快速清除杂草或非法大麻种植。多菌灵会影响男性生殖器官，而百草枯在吸入或摄入时对人类有毒，因为它比草甘膦（一种常见的住宅杀草剂）强数十倍。研究团队对该设备开展了实验室测试，他们首先将含有多菌灵和百草枯的溶液喷洒在生菜和番茄上，随后将传感器与生菜和番茄直接相连，结果其检测水平与最常用的传感器相连，结果其检测水平与最常用的传感器相当。他们还将蔬菜浸泡在一升水中两小时后检测，结果表明，生菜中多菌灵和百草枯的去除率分别为40%和60%，番茄中这两种农药的去除率均为64%，清洗和浸泡显然不足以去除农药残留。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1416545.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1416545.htm

净水器出现故障导致错误实验结果，安阳师院教授撤回高分论文

净水器出现故障导致错误实验结果，安阳师院教授撤回高分论文当在LED白光下重复过氧化氢的光催化分解相关实验时，我们无法重现前述论文中发表的实验结果。已发表论文中的实验结果无法重现，安阳师范学院和香港理工大学化学生物学及药物研发国家重点实验室相关科研人员主动撤回刚发表两个多月的论文。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1322535.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1322535.htm