西電團隊“稀土黑科技”裝置可實現(xiàn)汗液葡萄糖光電檢測 傳統(tǒng)血糖儀或將成過去式

2月28日，記者獲悉，西安電子科技大學機電工程學院呂銳嬋教授團隊，利用光子晶體增強稀土發(fā)光結合增材制造技術實現(xiàn)汗液葡萄糖光電檢測。

“稀土發(fā)光是我們課題組的‘看家本領’，我們在此領域已發(fā)表了幾十篇論文，并授權了多項專利?！痹谙⊥涟l(fā)光領域深耕十余年的呂銳嬋對“稀土”這一材料十分鐘愛。她說：“稀土可以把我們肉眼看不到的近紅外光轉換到肉眼能夠看到的可見光區(qū)間，這就是稀土的上轉換，通過它的這一特性，可以實現(xiàn)檢測的肉眼可見。”

“我們制造了一種發(fā)光陣列薄膜，以稀土上轉換納米粒子作為核心，外面包了一層棕黑色的二氧化錳納米片。二氧化錳與葡萄糖的產物過氧化氫反應，使得二氧化錳變成二價錳離子，二價錳離子是無色的。從顏色上來看，薄膜的顏色就從黑色變?yōu)闊o色；從發(fā)光上來看，薄膜在激光照射下熒光由弱光變強光。二者都能說明血液中葡萄糖含量的增多”，巨子悅是一名跟隨呂銳嬋攻讀博士研究生，全程參與這一研究的他對該項技術的實現(xiàn)過程相當了解，“除了顏色和發(fā)光之外，我們還加上一個光電信號轉換器，可以把這種光信號轉換為更加直觀的數(shù)值”。

除了在材料上下功夫，呂銳嬋也在思考如何讓這些材料發(fā)揮最大效用?！岸趸i包裹稀土上轉換納米粒子很小，只有100納米左右，粉末易吸水造成穩(wěn)定性差，所以我們需要一個載體”，呂銳嬋團隊采用PMMA光子晶體進行了進一步的熒光增強，并采用PDMS（學名聚二甲基硅氧烷）作為薄膜載體，“PMMA光子晶體是微米級顆粒，我們納米級粒子可以很好地沉積在這些縫隙里，就會產生光子晶體的效應；同時，聚二甲基硅氧烷PDMS作為常用的柔性有機材料，還會起到輔助熒光增強作用”。

作為高性能電子裝備機電集成制造全國重點實驗室副主任，呂銳嬋對薄膜的制造工藝也花了很多心思，“我們用到了全國重點實驗室研發(fā)的增材制造裝備，用選擇性激光熔融技術SLM進行上轉換納米微米級結構的構建制造。這一制造方法不僅可以使得檢測薄膜力學性能更穩(wěn)定，還可以提高發(fā)光納米粒子的熒光效果，一束激光照過來，在具有陣列結構的薄膜中，由于產生了局部發(fā)光增強效應，會更清楚地看到納米粒子發(fā)出的可見光，更有效降低背景信號干擾?！?br />
在課題組“拿手”材料和全國重點實驗室頂尖制造技術的加持下，呂銳嬋團隊設計出了便攜式熒光檢測裝置，在檢測的靈敏度和范圍方面都有了明顯的提升?！半m然這個成果在檢測靈敏度、檢測區(qū)間、便攜程度上都有了很大提升，但汗液中的葡萄糖和傳統(tǒng)血糖在時間軸上的濃度分布曲線還是有區(qū)別的，我們也正在探尋其中的規(guī)律?！眳武J嬋說，在科研工作者的努力下，我們可以期待這一“葡萄糖體外光電檢測技術”的普及應用，滿足不同環(huán)境下糖尿病患者檢測血糖的不同需求，這意味著傳統(tǒng)血糖儀或將成為過去式。

西安報業(yè)全媒體記者 任娜 通訊員 王格

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就地量產批量生產

實現(xiàn)汗液葡萄糖光電檢測

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西電貢獻又出來了