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  對(duì)于代謝性疾病的實(shí)時(shí)護(hù)理，要求具有監(jiān)測(cè)代謝物含量和診斷肌肉狀態(tài)的功能。然而，目前同時(shí)具有檢測(cè)電化學(xué)和生物電信號(hào)功能的診療一體生物傳感器很少有報(bào)道。設(shè)計(jì)一種集汗液電化學(xué)檢測(cè)、電生理信號(hào)采集和電刺激治療于一體的多功能生物傳感器，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)代謝性疾病的診斷和治療。

  近日，北京師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院劉楠教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種基于導(dǎo)電MOF/MXene的多功能生物傳感器用于健康監(jiān)測(cè)，具有汗液電化學(xué)檢測(cè)、電生理信號(hào)采集和電刺激治療于一體的多重功能（圖1）。該工作是以導(dǎo)電MOF(Ni₃(HITP)₂)和MXene為原料，使用無紡布，通過真空輔助浸漬MXene和原位錨定MOF制備得到MOF/MXene電極（圖2）。該電極較MXene電極具有低溶液阻抗、高電荷存儲(chǔ)能力、高穩(wěn)定性，具有作為電生理電極的潛能（圖3）。進(jìn)一步將MOF/MXene電極作為表皮電極，具有低皮膚/電極界面阻抗，可記錄高保真的電生理信號(hào)，同時(shí)也可快速響應(yīng)記錄電刺激信號(hào)（圖4）。基于導(dǎo)電MOF的電化學(xué)活性，對(duì)尿酸和葡萄糖均有良好的傳感性能（圖5）。基于上述三重功能，將多功能生物傳感電極與柔性電路印刷版集成，有助于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)汗液中代謝物檢測(cè)、表皮電生理信號(hào)監(jiān)測(cè)并通過電刺激緩解肌肉功能障礙。該工作以“A Multifunctional Biosensor via MXene Assisted by Conductive Metal–Organic Framework for Healthcare Monitoring”為題發(fā)表在《Advanced Functional Materials》。文章第一作者是北京師范大學(xué)碩士生林欣昀。該研究得到了東北師范大學(xué)鄒小勤老師在MOF合成和表征方面的支持與幫助。該研究還獲得了國家自然科學(xué)基金委的資助。

圖1 多功能集成生物傳感器示意圖

圖2 化學(xué)結(jié)構(gòu)和形貌結(jié)構(gòu)表征

圖3 電化學(xué)性能

圖4 電生理信號(hào)采集與電刺激性能

 圖5 電化學(xué)傳感性能

圖6 基于MXene和導(dǎo)電MOF的多功能可穿戴傳感器

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  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202311637