一种新型的非侵入式可穿戴眼贴生物传感器

近日，东北师范大学杨丽教授课题组开发了一种新型的非侵入式可穿戴眼贴生物传感器，用于同时检测眼泪中的多种关键生物标志物（氢离子、蛋白质、抗坏血酸和葡萄糖）。该方法仅需一滴眼泪（约20μL），反应时间为30s。使用该方法对人体进行眼泪检测，结果显示与使用检测试剂盒进行的平行测量有良好的相关性。相关工作以“Wearable Eye Patch Biosensor for Noninvasive and Simultaneous Detection of Multiple Biomarkers in Human Tears”为题发表在Analytical Chemistry上。

图1 （A）眼贴生物传感器设计原理图；（B）眼贴生物传感器图像；（C-E）眼贴眼贴在拉伸（C）、扭转（D）或弯曲（E）行为方面的机械灵活性；（F）使用眼贴生物传感器（AA：抗坏血酸，Alb：白蛋白，Glu：葡萄糖）的测定过程示意图；（G）使用半定量卡片分析或使用智能手机进行定量分析。

具体来看，该生物传感器设计独特，是一种方便使用的“眼贴”，可以轻松舒适地贴合在眼睛下面。避免像基于隐形眼镜的生物传感平台那样直接接触眼睛。眼贴上的不同感应区域被特定的显色试剂修饰，以选择性地测定眼泪中的氢离子（pH）、蛋白质、抗坏血酸和葡萄糖。

图2 测定眼泪中pH（A）、白蛋白（B）、低浓度（C）和高浓度（D）抗坏血酸（AA）和葡萄糖（E）的比色反应机制。

图3 试样体积的影响（A）和眼泪试样完全渗入感测区域所需的时间（B），插图显示了将稀释了20倍的蓝色墨水的样品填入入口，并通过通道流入反应区所拍摄的照片。

该方法仅需一滴眼泪（约20μL），仅需2秒就可完全渗透到眼贴内，到达用特定显色试剂修饰的不同感测区域。经过30秒的反应时间，从眼贴上的每个感知区域产生的颜色信号被捕捉并使用智能手机分析，以实现快速和准确的生物标志物检测。

图4 使用眼贴生物传感器（红色）和标准检测试剂盒（蓝色）测量5名成年志愿者泪液生物标志物的含量：（A）pH值；（B）蛋白质；（C）抗坏血酸；（D）空腹或餐后葡萄糖；（E）在饭前或饭后，使用眼贴生物传感器测量的泪液血糖与使用血糖仪测量的血糖之间的相关性。

总体而言，所提出的眼贴生物传感器在无创性检测各种泪液生物标志物方面具有巨大的潜力和多功能性，促进了基于泪液的无创性穿戴式生物传感器在新兴的个人卫生保健和临床监测领域的广泛应用。

论文链接：

https://doi.org/10.1021/acs.analchem.2c00614

审核编辑 ：李倩