膠體量子點 提高連續血糖監測準確性

近年來，連續血糖監測(Continuous Glucose Monitoring,簡稱:CGM)的發展為糖尿病患者帶來巨大的福音，不同於餐前或睡前血糖測試，始終在線的CGM更容易追蹤患者體內血糖高低，更能在血糖異常時，對照顧者及本人發出警告。CGM是通過嵌入皮膚下的微型生物傳感器工作，該傳感器會於每幾分鐘檢查一次細胞間液體中的葡萄糖水平，並將該信息發送到與胰島素幫浦連接的監視器。

不同於診所或醫院，家庭連續血糖監測常採用的電化學葡萄糖檢測，其成本雖低、便攜性高，也因此犧牲了靈敏度與準確性。最近，一篇發表於Nano Research的研究揭示了一種新的生物傳感器，其涉及零維量子點和金奈米球，能提高CGM準確性。

電化學葡萄糖檢測可分為基於酶或非基於酶的傳感器。對於基於酶的葡萄糖電化學傳感器，葡萄糖氧化酶(GOx)，一種加速氧化還原反應的酶——被廣泛用於氧化CGM傳感器電極表面的葡萄糖，並在此過程中產生隨葡萄糖水平變化的電流。然而當GOx直接與裸露的電極表面結合時，不僅GOx本身容易脫落，其活性和穩定性也會受到影響。因此如何使GOx酶牢固地附著在電極上從而增強電極表面的電子轉移效率(效率越高，傳感器越靈敏)成了重要的課題。

最終，研究人員選定膠體量子點(CQD)作為提高葡萄糖傳感性能的輔助材料。CQD是一種零維半導體奈米粒子(它們實際上不是零維，而是非常小的直徑，通常在2到20奈米之間)。它們擁有豐富的活性位點(可以發生化學反應的位置)，並能穩定地與生物蛋白質分子結合。更好的是，由於它們非常小的尺寸，CQD會產生量子隧道效應等量子效應，其與蛋白質界面的電荷轉移能通過施加外部電場來調節，而且CQD可以與不同剛性和柔性的基板材料兼容，使其更易於製造。

為了進一步增強效果，研究人員將金奈米球(AuNSs)加入到傳感器電極的結構中。AuNSs是一種超微小的球形奈米顆粒，直徑範圍為10-200 nm。當用作酶促電化學生物傳感器的組成時，AuNSs允許蛋白酶在粘附到表面時保持其生物活性，並降低蛋白質殼對直接電子轉移的絕緣作用。在CGM中，這大大增強了電化學生物傳感器的信號幅度。

將AuNS和CQD結合起來，這些改變在檢測不同樣本(如血液、汗液和其他體液)中的葡萄糖方面顯示出巨大潛力，並提供了一種快速(不到30秒)的電化學生物傳感器，具有團隊所期盼的廣泛檢測範圍和超高靈敏度，研究人員現在的目標是採用他們的概念驗證CGM並使其可在商業規模上製造。（編譯／高晟鈞）
資料來源:PHYS.ORG

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