基于普鲁士蓝类材料的可穿戴传感器的研究

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人体内生物标志物的可穿戴智能检测在实际应用领域中具有重要意义。实现对于生物标志物的实时、快速检测,能够对人体健康状况进行早期评估以规避疾病。过氧化氢(H2O2)是某些酶催化生物分子反应的产物。H2O2的检测可以反映出酶催化反应中的生物分子底物如葡萄糖的浓度信息。因此,发展简便、高效和低成本的方法去检测H2O2,进而对葡萄糖等生物标志物进行分析具有实际应用价值。由于普鲁士蓝(PB)类材料具有优异的H2O2传感性能,我们发展了两类基于PB的可穿戴式传感器,实现了生物传感设备的成功构建。本论文借助普鲁士蓝纳米晶—柏林绿(BG),成功获得了用于监测H2O2的高性能柏林绿基碳墨水(BGC墨水)。基于通过丝网印刷技术一步制备的BG阵列开发了可穿戴式智能传感器来检测H2O2和葡萄糖。传感器实现可穿戴,可移动且灵活便携,在H2O2和葡萄糖的检测中表现出良好的灵敏度,特异性,稳定性和再现性。此外,可穿戴传感器集成无线设备,通过智能手机进行远程精准操控,能够对目标分析物进行分析。本论文通过油水界面自组装方式将普鲁士蓝纳米粒子和电性能优异的还原氧化石墨烯(RGO)进行结合,成功制备了PB/RGO膜。PB/RGO膜可以负载在多种基底上,本文选用碳布作为基底并发展了可穿戴式H2O2和葡萄糖传感器。碳布基可穿戴式H2O2传感器和葡萄糖传感器均具有优异的传感性能,并且可以很容易地集成到纺织品上,具有很强的应用潜力。本文提供了简单、高效且低成本的方法去发展基于普鲁士蓝的可穿戴式酶基生物传感器,并以葡萄糖传感器为例验证了构筑生物传感器的可行性,为生物标志物的监测提供了有效手段。在这个物联网迅速发展的时代,这些生物传感设备在实现个性化医疗的过程中具有较高的发展潜力。
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