血液中代谢物的定量检测对于慢性病的监控与诊疗具有重要意义。传统检测慢性病代谢标志物的方法都需要大型仪器设备和专业人员操作,费时而复杂。纸基的手持式比色传感器作为一种可替代检测手段,由于其可以在全血中实现快速和精准的检测而收到关注。这些纸基比色传感器往往基于Trinder反应进行显色。即由目标代谢物通过特异性的酶反应生成过氧化氢,继而在过氧化物酶的催化作用下与底物发生显色反应。
但这种方式有一个缺点,就是天然酶具有很高的成本,在试纸条上要达到所需的灵敏度,需要耗费更多的天然酶。另外,天然酶的稳定性也易受到环境的影响而失去活性。
基于上述背景,本工作提出了一种新型的纸基比色葡萄糖传感器,采用普鲁士蓝纳米颗粒(PB NPs)作为模拟过氧化物酶。该传感器通过将含有PB NPs,葡萄糖氧化酶和显色底物的溶液喷涂到纸上,然后在顶部叠加过滤层和扩散层来制造。逐层结构使传感器能够检测全血中的葡萄糖,并消除了咖啡环效应,从而确保性能。作为天然过氧化物酶的有力替代品,PB NPs显示出在干燥环境中保存了良好的模拟酶活性。本传感器的制造工艺易于工业化。在优选的条件下,与商业试剂盒相比具有良好的一致性(R >0.99),该传感器对血液中葡萄糖的线性范围为2.5 mM至25 mM,具有令人满意的再现性(在具有临床意义的范围变异系数<4%),储存稳定性好(45ºC下1个月)。结合手持设备,基于PB NPs的试纸实现了个人操作、人性化控制、自动读出、数据存储的目标,并能够链接云端,在临床应用,特别是在社区级医疗场景中显示出独特的潜力。
本论文已被《Biosensors and Bioelectronics》杂志接收并在线发表:Liu Tong,Lina Wu,Yunfeng Zai,Yu Zhang,Enben Su **, Ning Gu*。Paper-based colorimetric glucose sensor using Prussian blue nanoparticles as mimic peroxidase。https://doi.org/10.1016/j.bios.2022.114787