清華新聞網6月28日電 6月25日，清華大學材料學院尹斕研究組在《自然?通訊》（Nature Communications）在線發(fā)表了題為“用于無線實時一氧化氮監(jiān)測的柔性瞬態(tài)電化學傳感器”（A flexible and physically transient electrochemical sensor for real-time wireless nitric oxide monitoring）的研究論文。研究組通過設計制備新型柔性可降解、可無線控制和傳輸?shù)碾娀瘜W一氧化氮傳感器，實現(xiàn)了從細胞、組織到生物活體的一氧化氮定量檢測。該研究成果為臨床上用于與一氧化氮相關疾病的健康評估、治療優(yōu)化和術后監(jiān)測提供了新思路。
生理環(huán)境中一氧化氮(NO)濃度檢測對于神經傳遞異常、身體炎癥反應、心血管收縮/擴張等疾病的診斷和治療至關重要。傳統(tǒng)的一氧化氮檢測方法依賴于間接比色測量或硬質不可降解的化學傳感器，比色法測量不能提供實時持續(xù)監(jiān)測結果，而硬質的化學傳感器則與人體組織兼容性差且需要二次手術摘取植入物。
本文提出了瞬態(tài)一氧化氮傳感器的概念，設計及制備出可生物降解的柔性電化學傳感器，成功實現(xiàn)對一氧化氮的檢測。通過制備緊密結合的柔性可降解基底層、高穩(wěn)定超薄納米電極層和一氧化氮選擇透過層，制備出響應迅速、探測靈敏、抗干擾能力強的柔性NO傳感器件，同時傳感器具有可降解特性，可被生物體安全代謝。
柔性瞬態(tài)一氧化氮傳感器結構示意圖
體外實驗中，傳感器可以實現(xiàn)從細胞到各種不同生物組織的一氧化氮釋放行為探測。在植入體內后，通過無線傳輸系統(tǒng)可以遠程監(jiān)測到骨關節(jié)腔在炎癥反應下的一氧化氮持續(xù)釋放。這種柔性瞬態(tài)電化學傳感器不僅解決了傳統(tǒng)方法無法實現(xiàn)一氧化氮的連續(xù)實時測量的問題，還具有可生物降解、無需二次手術取出的顯著優(yōu)勢。該研究為明確內源性一氧化氮的生理功能及其相關作用機制提供了新研究方法，也為柔性可降解生物傳感器的設計和制備提供了新的思路。
柔性瞬態(tài)傳感器對軟骨細胞及活體動物體內一氧化氮釋放的實時監(jiān)測
清華大學材料學院副教授尹斕為本文通訊作者，材料學院博士后李嶸峰、北京創(chuàng)傷骨科研究所副研究員綦惠、清華大學電子系博士生馬源以及材料學院博士生鄧雨平為共同第一作者。合作者包括清華大學電子系副教授張沕琳、盛興，北京市創(chuàng)傷骨科研究所副主任技師景金珠、主管技師杰永生，天津醫(yī)科大學研究員張栩、副研究員何金龍等。本工作獲得了國家自然科學基金、中國博士后基金、北京市自然科學基金以及清華大學自主科研基金的支持。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41467-020-17008-8
供稿：材料學院
編輯：李華山
審核：程曦
