过程
图一:用于糖尿病监测的智能隐形眼镜示意图。纳米多孔水凝胶中双金属纳米催化剂(BiNCs)的结构和葡萄糖传感机理。水凝胶中葡萄糖氧化酶内的黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)与扩散的葡萄糖和O2发生氧化还原反应,然后还原为FADH2。H2O2在HA-Au@Pt BiNCs表面迅速分解并生成两个电子,通过纳米粒子介导的电荷转移迅速传递到电极表面。水凝胶中的纳米孔对反应物质的快速扩散和快速膨胀起着重要的作用,具有高吸水性。
图二:HA-Au@Pt bcs的特点。a) Au@Pt和b) HA-Au@Pt BiNCs在去离子水(4.5 mM,比例尺:200 nm)中的照片和TEM图像。DLS分析c)水动力粒径和d) AuNPs、Au@Pt和HA-Au@Pt BiNCs在去离子水中的zeta电位(n = 3)。e) AuNPs、Au@Pt和HA-Au@Pt BiNCs中Au 4 f的XPS光谱。f) PtNPs和HA-Au@Pt BiNCs中pt4f的XPS光谱。g) AuNPs、PtNPs和HA-Au@Pt BiNCs的价带XPS谱。h) HA-Au@Pt BiNCs的HRTEM结构分析,显示fcc Au[111], Au[220], Pt[111]平面的晶格结构(比例尺:2 nm)。i) HA-Au@Pt BiNCs的HR-TEM图像及其对应的EDS映射图像:红色为Au,绿色为Pt, Au, Pt合并(比例尺:20 nm)。
图三:含BiNCs的纳米多孔水凝胶的特性。a)含HA-Au@Pt BiNCs的水凝胶的扫描电镜(SEM)图:表面、表面变焦和截面图(比例尺,黑色:2 μm,白色:10 μm)。b) 4种不同水凝胶在PBS(25°C, pH 7.4)中体外释放7天(n = 3)。灰线:w/o纳米孔和w/o HA-Au@Pt BiNCs,绿线:w/o纳米孔和w/o HA-Au@Pt BiNCs,蓝线:w/o纳米孔和w/ HA-Au@Pt BiNCs,粉色线:w/o纳米孔和w/ HA-Au@Pt BiNCs。c) Au@Pt和HA-Au@Pt BiNCs在PBS(25°c, pH 7.4)中体外释放7天(n = 3):去除未反应的纳米催化剂前的全彩条,去除未反应的纳米催化剂后检查图案条。d)纳米多孔水凝胶中Au@Pt和HA-Au@Pt BiNCs的HR-TEM图像及其对应的EDS映射图像:红色为Au,绿色为Pt(比例尺:50 nm)。
图四:智能隐形眼镜的体外连续血糖监测。灰线表示w/o纳米孔和w/o HA-Au@Pt BiNCs,绿线表示w/o纳米孔和w/o HA-Au@Pt BiNCs,蓝线表示w/o纳米孔和w/o HA-Au@Pt BiNCs,粉色线表示w/o纳米孔和w/o HA-Au@Pt BiNCs。a) PBS实时CGM(25°C, pH 7.4)。b)在5 ~ 50 mg dl-1范围内葡萄糖浓度升高和降低的滞后曲线(n = 50)。c)葡萄糖浓度与测量电流的统计相关分析(n = 50)。d)在10 mm K3Fe(CN)6中扫描速率为25 mV s-1时- 0.25 ~ 0.2 V的循环伏安图。e)用nyquist图绘制的水凝胶阻抗谱和在10 mm K3Fe(CN)6中100 ~ 100 000 Hz (10 mV)的电荷转移电阻(Rct)分析。f)在预热时间分析中,纳米孔水凝胶和HA-Au@Pt BiNCs在PBS中浸泡时间(0,2,4 h)对葡萄糖浓度增加对电流变化的影响(n = 50)。
图五:智能隐形眼镜在糖尿病家兔体内连续血糖监测。a)糖尿病家兔连续血糖监测系统照片。i)佩戴智能隐形眼镜的兔子,ii)我们的智能隐形眼镜在兔子眼睛上的特写图像(比例尺:150 μm)和iii)商业CGM附着并插入皮下腹部。b)糖尿病兔和c)正常兔的血液和泪液中连续监测45分钟,观察i)血糖水平的稳定变化,ii)升高,iii)降低。d)用于临床验证的Clark误差网格分析,粉色圆圈:血-泪相关性。e)使用智能手机应用程序进行连续血糖监测,获取血液和泪液血糖水平的相关方程。i)测量系统的照片和ii)用血糖仪、商用CGM和我们的智能隐形眼镜连续监测血糖30分钟。
图六:智能隐形眼镜对人体血糖的持续监测。a)佩戴智能隐形眼镜的男子和使用智能手机的无线CGM的照片(比例尺:1厘米)。b)分别在体内工作0和10 min时的热分布图。c)模拟峰值比吸收率(SAR)作为人的头部与外部阅读器天线之间距离的函数。d)模拟人体头部产生的热量。
总结
Kim, Su-Kyoung et al. “Bimetallic Nanocatalysts Immobilized in Nanoporous Hydrogels for Long-Term Robust Continuous Glucose Monitoring of Smart Contact Lens.” Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.) vol. 34,18 (2022): e2110536. doi:10.1002/adma.202110536
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