导读
近日，沙特阿卜杜拉国王科技大学领导的团队开发出一项可使生物活性酶在喷墨打印机的严苛条件下存活的技术，它将为糖尿病患者常规血液筛查检查提供一种有前途的选择。
背景
持续监测体内的葡萄糖值，对于糖尿病患者的健康来说尤为关键。测量血糖通常需要戳破患者手指，进行指尖采血，这样会给患者频繁地带来创伤。
为此，科学家们也在积极研发无创地测量体内葡萄糖值的新方法。例如，笔者介绍过韩国首尔基础科学研究院的研究人员采用石墨烯材料制成的柔性可穿戴设备检测与治疗糖尿病的方案。
(图片来源于：HuiWonYun,首尔大学)创新
今天，笔者要为大家介绍一种无创测量体内葡萄糖值的新方案。
近日，沙特阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）领导的团队开发出一项可使生物活性酶在喷墨打印机的严苛条件下存活的技术，制作出一次性装置，测量人体唾液中的葡萄糖浓度。
由导电塑料与活性酶制成的纸传感器（图片来源：EloseBihar）
技术
对于pH值敏感的纸条通常用于测试液体是酸性还是碱性。研究人员们正采用相似的原理，创造出可以迅速标示疾病生物标志物的纸传感器。这种方案的关键是：用可快速量产的低成本塑料取代传感器中的传统电子电路。
（图片来源：参考资料）生物科学家SahikaInal与电气工程师KhaledSalama以及材料科学家DeryaBaran合作用喷墨打印技术制造出对生物流体中较低的糖浓度敏感的传感器。
SahikaInal、ShofarulWustoni、EloiseBihar(从左到右)检查一组喷墨打印而成的传感器。（图片来源：KAUST）
团队利用由导电聚合物制成的商用油墨，在具有光泽的纸张上印刷出微尺度的电极图案。然后，他们在微型电极顶部印刷含有葡萄糖氧化酶的感知层。葡萄糖与酶之间生物反应，制造出与血糖水平简单关联的电信号。
这种插入打印的传感器有望简单、低成本地检测慢性病。（图片来源：EloseBihar）
KAUST博士后研究员、论文第一作者EloiseBihar表示：“纸张是透水的，使得它对于印刷溶解于水中的导电与生物油墨来说，极具挑战性。同样，印刷酶也是复杂的，它对于温度、墨盒上施加的电压、油墨pH值的变化都很敏感。”
论文第一作者EloiseBihar正在观察插入印刷的纸传感器。（图片来源：KAUST）
研究人员在优化印刷酶的条件之后，还有另外一个障碍要处理。当流体例如汗液或者唾液含有可用于监测的足量的糖时，它们也会含有抗坏血酸等分子，这些分子会对导电聚合物进行电干扰。将传感器涂上nafion聚合物膜，可以做到只测量志愿者唾液标本中相关的葡萄糖水平，因为这种聚合物会排斥出现在大多数干扰体内的负电荷。
EloiseBihar分析由印刷的生物传感器采集的数据（图片来源：KAUST）
实验显示，顶部涂层赋予了传感器前所未有的保存限期，如果存储在密封袋中，酶可保持生命与活力达一个月。这些结果鼓舞团队通过将不同的酶集成到感知层中，从而拓展该方案的功能。
价值
这项技术是无创的，它将为糖尿病患者常规血液筛查检查提供一种有前途的新选择。
未来
Inal表示：“工程优化永无止境，所以我们正在尝试将这种系统变得更加健壮，以测试生物流体中的其他代谢产物。我们也正在将可印刷且自供电的能量装置集成到传感器中，为我们带来更加用户友好的平台，去除外部的电池或电线。”
关键字
印刷电子、纸、传感器、糖尿病、医疗
参考资料