用于检测人体汗液中葡萄糖的纱线微流控比色传感装置

糖尿病是世界上增长最快的慢性疾病之一。虽然血糖浓度可用便携式设备精确测量，但侵入式采血过程常常给受试者带来不适。汗液包含有多种代谢物、小分子和蛋白质，是一种非常有潜力的血液替代生物样本，且可通过非侵入方式从人体皮肤表面收集。

纱线基微流控汗液比色传感装置具有成本低、透气/透湿性好、可与传统纺织工艺兼容、信号肉眼直接读取等优点，在可穿戴汗液分析领域备受关注。然而，其性能（包括灵敏度和检测限）难以与电化学汗液分析传感器相比，尤其是在葡萄糖浓度低至20 μM 以下的汗液样本中，其实际应用仍有困难。因此，为了满足人体汗液葡萄糖监测的需求，提高纱线基微流控比色传感器性能极为必要。

近日，西南大学鲁志松教授和余玲教授带领研究团队开发了一种以盐响应棉纱线为微流控单元的葡萄糖传感装置，并成功将其用于人体汗液分析，实现了人体汗液样本中葡萄糖的高灵敏检测。

该工作通过表面引发原子转移自由基聚合（SI-ATRP）将两性离子聚合物刷（PSBMA）接枝到棉纱线上，成功制备了可用作微流控单元的盐离子响应棉纱线。在离子作用下，PSBMA的聚合物链构象可从塌陷状态向舒张状态转变，令改性纱线具有更好的离子捕获能力、更明显的溶胀效果和更高的吸水能力。

当盐溶液流经改性纱线时，所含的离子和水分子被大量捕获，从而使得流出溶液中的葡萄糖分子在一定时间内得到显著富集。 以盐响应棉纱线为微流控单元构建了线/纸基微流控比色传感装置，并进一步将其用于人工汗液中葡萄糖浓度监测，其灵敏度和检出限分别为-0.255/μM和14.7 μM。这一性能显著优于基于未修饰棉线的微流控汗液分析装置，并可与部分汗液葡萄糖电化学传感器相媲美。

通过编织技术将盐离子响应纱线整合到疏水织物中，构建了可用于人体汗液葡萄糖检测的头带。借助智能手机图像分析系统，该头带可以监测志愿者运动过程中的汗液葡萄糖浓度。 总体而言，该工作有望扩展盐响应聚合物在分析化学领域的应用，并为穿戴式汗液分析纱线基微流控传感器制备提供一种简便的新方法。

相关成果以“Smart salt-responsive thread for highly sensitive microfluidic glucose detection in sweat”为题，发表在英国皇家化学会期刊Lab on a Chip上。

审核编辑：刘清