當(dāng)今社會(huì)，越來(lái)越多的人面臨著尿酸過(guò)高的問(wèn)題，尤其是患有痛風(fēng)、慢性腎病和心血管疾病的患者。傳統(tǒng)的尿酸檢測(cè)方法大多依賴于侵入性的血液或尿液測(cè)試，這些方法不僅不 便 且 可能 引起 不適。為了提高患者的依從性和便利性，科學(xué)家們正在 努力 研 發(fā) 更加便捷的無(wú)創(chuàng)檢測(cè)技術(shù)。

近日，深圳大學(xué)蘇磊課題組開發(fā)了一種創(chuàng)新的微針陣列電化學(xué)傳感器，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)皮膚間質(zhì)液中的尿酸濃度。該研究成果以“MOFs-on-MOFs modified wearable electrochemical microneedle array for uric acid detection”為題發(fā)表在《Biosensors and Bioelectronics》上。

1. 微針陣列與MOFs材料的結(jié)合

本研究利用金屬有機(jī)框架（MOFs）材料的優(yōu)異性能，結(jié)合了“MOFs-on-MOFs”策略，將HKUST-1和Eu-MOF納米復(fù)合物修飾在絲網(wǎng)印刷電極（SPE）上，以提高電極的表面積、電極材料的孔隙度和電子轉(zhuǎn)移效率。通過(guò)這種設(shè)計(jì)，團(tuán)隊(duì)成功地開發(fā)了一種高靈敏度的尿酸檢測(cè)傳感器，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)皮膚間質(zhì)液（ISF）中尿酸濃度的精確監(jiān)測(cè)。

圖1. 展示了HKUST-1@Eu-MOF納米復(fù)合材料的合成過(guò)程。

2. 創(chuàng)新的微針陣列設(shè)計(jì)

為了進(jìn)一步提升檢測(cè)性能，團(tuán)隊(duì)使用摩方精密面投影微立體光刻（PμSL）3D打印技術(shù)（nanoArch?S140，精度：10μm）制備空心微針陣列（HMNsAP）與帶有微閥和真空管的裝置結(jié)合，優(yōu)化了皮膚間質(zhì)液的提取過(guò)程。在實(shí)際應(yīng)用中，該微針陣列可以無(wú)創(chuàng)地穿透皮膚，收集到足夠的間質(zhì)液樣本進(jìn)行尿酸分析，極大地提升了檢測(cè)的便捷性與舒適性。該設(shè)備通過(guò)微閥有效調(diào)控液體流動(dòng)，避免了反向流動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)，確保了操作的安全性。

圖2. 展示了微針陣列傳感器（HMNsAP）的設(shè)計(jì)和集成過(guò)程。（a）展示了HMNsAP的3D打印設(shè)計(jì)及其幾何參數(shù)；（b-e）則展示了微針陣列的掃描電鏡圖像，重點(diǎn)展示了不同微針的形狀、尺寸及其結(jié)構(gòu)。（f-h）展示了該設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中的集成和組裝。

3. 高效的尿酸檢測(cè)性能

通過(guò)對(duì)大鼠皮膚樣本進(jìn)行體外實(shí)驗(yàn)，傳感器在不同濃度的尿酸檢測(cè)中表現(xiàn)出優(yōu)異的回收率（98.6%–100.4%）和高度的選擇性。值得一提的是，該傳感器的最低檢測(cè)限為20 nM，具有極強(qiáng)的重復(fù)性和穩(wěn)定性，能夠長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)尿酸水平。通過(guò)實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)電位掃描（DPV）測(cè)試，傳感器能夠精確地檢測(cè)到從0.02 μM到600 μM范圍內(nèi)的尿酸濃度，顯示出其廣泛的應(yīng)用潛力。

表格1. 通過(guò)差分脈沖伏安法對(duì)大鼠離體皮膚樣本中尿酸檢測(cè)的定量分析。

圖3. 展示了使用電化學(xué)傳感器（HKUST-1@Eu-MOF/SPE集成的HMNsAP）進(jìn)行尿酸（UA）檢測(cè)的性能。

4. 個(gè)性化健康監(jiān)測(cè)的未來(lái)

本研究不僅展示了一種具有高靈敏度、高選擇性和高穩(wěn)定性的新型穿戴式尿酸監(jiān)測(cè)傳感器，還為個(gè)性化健康管理提供了新的解決方案。通過(guò)結(jié)合高性能MOFs材料和創(chuàng)新的微針系統(tǒng)，這種傳感器可以在非侵入性的情況下，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)皮膚間質(zhì)液中的尿酸水平，為早期診斷、病情監(jiān)控和個(gè)性化醫(yī)療提供了強(qiáng)有力的支持。未來(lái)，我們相信這種微針陣列傳感器將在臨床和生物醫(yī)學(xué)研究中發(fā)揮重要作用，尤其是在尿酸相關(guān)的疾?。ㄈ缤达L(fēng)和慢性腎?。┑脑缙诎l(fā)現(xiàn)和管理方面。

https://doi.org/10.1016/j.bios.2025.118246

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