新加坡国立大学Chwee Teck Lim团队,在《Nature Reviews Bioengineering》上发布了一篇题为“Wearable flexible microfluidic sensing technologies”的论文。论文内容如下:
一、摘要
二、背景介绍
微流控技术与柔性电子设备的结合使得柔性微流控传感器的设计成为可能,这些传感器可用于疾病诊断、健康管理和医疗治疗。微流控技术通常用于过滤和分离颗粒、排序和计数细胞、药物测试和筛选、细胞培养以及即时诊断。特别是,柔性微流控技术能够与人体无缝对接,以获取和处理少量样本(微升至纳升)进行传感和多参数分析。与可穿戴柔性电子设备集成,这类微流控平台可以实现小型化,并配备传感、通信和分析模块,能够在不干扰日常活动的情况下被人们佩戴。因此,结合可穿戴柔性电子设备和微流控技术,实现了长期、用户友好的健康管理和疾病管理,能够在现场进行持续的生物标志物或药物的采样、感测和分析,且所需的体液量极少(例如,汗液、唾液和泪液),操作简单;例如,小型可穿戴柔性微流控汗液贴片可以持续评估汗液流速、营养物质浓度、葡萄糖和皮质醇水平,而不会干扰日常活动。
三、内容详解
欲了解详细制备过程,请阅读原文。
随着柔性微流控技术和可穿戴柔性传感器的发展,各种基于纤维和聚合物的柔性可穿戴微流控传感器相继问世(图1a)。早期的柔性可穿戴微流控传感器主要由简单的比色或电化学纤维传感器组成,用于pH值、汗液流量和钠离子的检测,或是具备无线通信微电子技术的电化学聚合物传感器,用于分析汗液电解质等基本分析物。随后,开发出了更为复杂的系统,包括多路或高度集成的无线可穿戴柔性微流控传感系统;例如,已开发出一种可穿戴的比色贴片,用于系统监测葡萄糖、乳酸、pH值和氯离子。此外,在监测更具挑战性的分析物方面也取得了重大进展,包括各种代谢物和营养物质,以及低浓度的微小分子如激素和炎症标志物。
图1 用于生物医学应用的柔性微流控生物传感器。
在本综述中,作者讨论了用于生物医学诊断和监测的可穿戴柔性微流控传感器的材料和工程策略。作者提供了流体处理策略、功能和传感机制的概述,并讨论了柔性微流控传感器的材料和设计考虑因素。接着,作者提出了克服柔性微流控传感器局限性的策略,并强调了在其商业化和临床转化过程中仍需解决的挑战(见表1)。
表1 基于微流控技术的柔性生物医学传感器
图2 柔性微流控生物传感器的构建模块。
图3 柔性微流控的功能。
图4 柔性微流控传感器的采样和传感策略。
四、全文总结
五、文献信息