【甬派客户端】宁波这个团队研发的生物传感器技术,获英美知名媒体报道

发布者:浙大宁波校区发布时间:2021-08-12浏览次数:21

甬派客户端记者:蒋炜宁 通讯员:汪雨濛

想过眨眨眼就可以检测血糖,在皮肤上贴个薄片就能检测空气中的有害气体吗?现在,这些都将成为现实,近日,浙江大学宁波科创中心(宁波校区)张晟团队在智能柔性生物传感器研究上取得突破,研发出了智能隐形眼镜和表皮气体传感器,能够实现24小时实时有效地检测人体健康状况。研究成果被英国《泰晤士报(The Times)》、美国《每日科学(Science Daily)等知名媒体报道。

智能隐形眼镜——血糖检测的好帮手

糖尿病被称为“甜蜜杀手”,是日常生活中常见的慢性病。血糖检测对糖尿病患者来说至关重要,因为只有通过对患者血糖的监测,才能够知道患者的血糖数值,以及服药对血糖控制的效果。然而,常见的血糖仪大多需要撕破手指采血,且多为一次性检测,不能实时了解患者的血糖动态,测得的血糖数据具有一定的局限性。

为解决这些难题,浙江大学宁波科创中心(宁波校区)的张晟团队和来自哈佛大学、英国国家物理实验室以及乔治华盛顿大学的合作团队共同研发了智能隐形眼镜,不仅能实现24小时不间断检测血糖,而且对人体无害,是一种理想的可穿戴血糖仪。

新型隐形眼镜生物传感器系统包含3个探测器,分别是用于接收光学信息的光电探测器、用于诊断潜在角膜疾病的温度传感器和用于直接监测泪液中葡萄糖水平的葡萄糖传感器。与传统的传感器和夹在透镜基板中的电路芯片不同,特殊设计的蛇形网状传感器系统可以直接安装在透镜上并与泪液保持直接接触,从而提供高检测灵敏度,同时机械坚固且不会干扰眨眼或视力(如1所示)。此外,智能隐形眼镜的体外细胞毒性测试显示出良好的生物相容性,戴上之后不会有异物感,这一特性使它有望成为医疗保健和医疗应用的下一代软电子产品。

目前,这一国际合作研究成果已被发表在Matter》(2021,4,969-985)上。在《每日科学Science Daily)的报道中,张晟老师表示“这种新型多功能隐形眼镜可以获得来自眼球的多种信号,这些信号可以与先进的数据分析算法相结合,为用户提供个性化和精确的医疗分析。这类研究也将成为浙江大学宁波研究院机械分院的主要研究方向之一。

表皮气体传感器——气体监测的好搭档

除了糖尿病,哮喘病也是一种比较常见的疾病。一些刺激性气体会诱发哮喘病发作,如NO2等有毒气体和NH3等刺激性气体,如果患者不知不觉暴露在危险气体环境下将会引起病情恶化,因此,危险气体监测对追踪疾病和提醒患者而言非常重要。但是,当前市场上的环境探测器缺乏便携性,无法提供日常实时检测。

张晟团队研究开发出了一种基于超大二硒化钼纳米薄片的轻巧、廉价的表皮气体传感器。二硒化钼纳米薄片在催化、储能、电子器件等领域有着广泛应用,基于二硒化钼纳米薄片研制出的可集成到人体皮肤上的高性能环境传感器,拥有较高的稳定性和拉伸应变性能。

该表皮传感器可以像创可贴一样贴在人的手臂上,能够及时有效地检测周边环境中的气体数据,同时传感数据可以及时上传到云终端,以便医疗机构能够轻松访问相关气体数据并提供更准确的监测与预警。

相关成果以《Development of a Cloud-Based Epidermal MoSe2 Device for Hazardous Gas Sensing》为题发表在《Advanced Functional Materials》(材料科学顶级期刊)上。目前张晟团队已与宁波市鄞州区第二医院签署了意向合作协议,下一步将持续推动把研究成果运用于临床实践。

张晟团队的这些研究成果为一些疾病的检测和预防提供了有效帮助;为智能柔性生物传感器的发展开拓了新思路;同时还为机械与医学工程交叉融合展现了更多可能性。

 

新闻多一点:张晟,2020年入职浙江大学宁波科创中心(宁波校区),目前为浙江大学机械分院柔性仿生与生物智能实验室主任,美国机械工程师协会(ASME)会员。主要研究领域为生物摩擦学、触觉感应、仿生、生物传感技术、医学工程结合等交叉学科。近五年内在国际期刊上公开发表论文50余篇,其中SCI论文30余篇,顶刊10余篇。拥有多项国际与国内专利。


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