资料来源：DeepTech“健康中国2030”表明，医疗和健康行业从“疾病治疗”扩展到全部“健康管理”，“疾病”和“康复管理”链。该目标的实现取决于实时监测体内化学物质的细微变化的能力，例如温和增加和代谢物，营养，激素和药物浓度等因素的崩溃。传统的血液检测只能支持离散的“快照”，并且信息通常被捕获并且频率有限。尽管预计磨损和可植入的生物传感器将继续监测，但它们的广泛使用受到许多瓶颈的限制：有限的可见目标物种，复杂的生物学流体中的工作稳定性不足，也许最关键的是 - 实现大尺寸，重复制造的困难。最近，由加利福尼亚理工学院Gao Wei教授主持的研究小组在美国，取得了成功的研究结果，以应对上述挑战。纳米颗粒核壳结构的设计和合成了双分子和符号识别功能，可以通过打印喷墨在大尺寸上制成。预计这项创新将诞生新一代的廉价成本和高稳定性生物传感器，为个性化的健康管理开辟了新的途径。照片丨王敏齐格（来源：王明克安格）为什么我们需要更好的生物传感器？可穿戴设备渗透到我们生活的各个方面，但是Kansome化学感应能力的发展已被捕获。智能手表可以轻松地计算步骤并衡量心率，但是体液中对特定分子浓度（例如葡萄糖，维生素或治疗药物）的实时和可靠的监测仍然是一个困难的技术挑战。许多传感器依赖于生物识别元素，例如酶和抗体。尽管这些要素很具体地，它们通常相对“脆弱”，并且在复杂的身体环境（例如变化温度和pH值）中随着时间的流逝而容易受到无效的影响，从而限制了使用寿命和传感器的可靠性。此外，制造这些传感器的过程通常涉及复杂的多步手动更改过程，导致传感器之间的繁殖不良。 “传统传感器的大部分制造都涉及变化的电极。步骤复杂且一致性较差，因此很难大规模应用。” Wang Minqiang告诉DeepTech。 “我们试图通过以目标方式使传感器和性能来解决这种疾病的要点。”为了打破这些局限性，研究团队从底层设计了一种新的纳米颗粒结构，将分子识别和信号传导的明智整合到一个稳定而突出的单元中。它的主要变化在于复杂的核心壳结构。图丨打印分子选择性核心 - 用于易穿和植入生物传感的壳纳米颗粒（起源：自然材料）纳米颗粒，是由镍己烷酸酯（NIHCF，镍六酰甲甲基甲酸）组成的ISTRUTIAL CUBE。 NIHCF属于普鲁士蓝色模拟家族，该家族是普鲁士蓝色模拟家族，用于出色的电化学活动。参见性别 - 它们可以轻松获得或丢失电子，从而导致测得的电信号。尽管常见的蓝色普鲁士（六酰胺甲甲基铁，FEHCF）也常用于传感器中，但研究人员发现，在与缓冲盐水或人造汗水有关的溶液中，它在溶液中的稳定性很差，并且经历了许多电化学周期之后的经验信号衰减和结构。镍己二甲酸酯（NIHCF）显示出明显更高的电化学稳定性，即使在5000个环状伏安法扫描并具有最小的损伤后，也保持了立方结构。分析NG X射线变化进一步证实了NIHCF MAI即使经过5000个环状伏安法扫描，COHCF和CUHCF也会在5000个循环伏安法扫描之后，即使在Cutin结构之后也有明显的晶体结构完整性丧失。这种高稳定性可以归因于在离子进入/采集期间的增强晶格稳定性（例如，+，k+），这是由于通过替换了蓝色Prussian中的小半径金属原子（例如，s）而形成的零晶体特性。包裹在稳定的NIHCF核心外部是一个薄的小“壳”，由分子聚合物打印的聚合物（MIP，分子印刷聚合物）组成。 MIP在目标分子中提供高度选择性的技能。研究人员是通过标准化的大量聚合方法合成的MIP/NIHCF核壳结构纳米粒子，基于各种靶分子（例如，抗甲酸，甲基苯基苯甲酸）（例如，甲基丙烯酸，丙烯酰胺或4-葡萄糖基苯甲酸）（例如甲基丙烯酸，丙烯酰胺或4-维尼基苯甲酸）（例如，甲基苯基苯甲酸）（例如，抗强化酸，五磷，contpophan，centerinine，centerinine，cersiine，例如）。电子显微镜的传输扫描和能量X射线光谱的扩散Scopy的表征表明，MIP/NIHCF纳米颗粒在立方核心内的Ni和Fe元素均匀分布，MIP的氧元素分布在整个纳米颗粒的表面上。 Figure 丨 The design and recognition of the bifunctional core-shell nanoparticle for target recognition and signal transduction (Source: Nature Materials) The design of this core-shell structure provides a unique working mechanism for the sensor: when the target molecule is adsorbed to the binding site of biological liquids, thus reducing Redox Signal Signal Signals, thus reducing Redox Signals, thus reducing Redox Signals, thus reducing Redox Signals, thus减少氧化还原信号，从而减少氧化还原信号，从而减少氧化还原信号信号，从而减少氧化还原信号，从而减少氧化还原信号，从而减少氧化还原信号，从而减少氧化还原信号，从而减少氧化还原信号，从而减少氧化还原信号，从而减少氧化还原信号，从而减少还原氧化还原信号，从而减少氧化还原信号，从而减少氧化还原信号，从而减少氧化还原信号，从而减少氧化还原信号，从而减少氧化还原信号，从而减少了氧化还原信号，从而减少了氧化还原信号。NG氧化还原信号，因此减少氧化还原和这种变化可能会随着多样性而通过多样性而变化，多样性通过多样性而来，多样性通过多样性而来，多样性通过多样性通过多样性脉冲伏击效量来进行。为了简化为特定目标选择最佳单体以实现完美灵敏度和选择性的复杂过程，该团队还使用称为Quantumdock的自动计算框架来优化分子MIP识别。以抗坏血酸为例，通过分子码头和功能理论评估了单体和靶分子与靶分子之间的结合能。甲基丙烯酸酸性被称为抗坏血酸分析的最佳单体，因为此处开发的感应单元显示出最高的灵敏度和选择性。该选择已通过紫外可见的分光光度法证明了这种选择，结果表明，基于甲基丙烯酸的MIP/NIHCF水稻颗粒SH最大目标吸收。设计强纳米颗粒的高性能印刷生物传感器是第一步，以及如何将它们置于大规模上。喷墨打印技术为柔性基板上的电子设备和传感器的制造提供了低成本，高通量的方法，但它需要特定的配方墨水。纳米颗粒应均匀地散布在溶剂混合物中，该混合物需要具有适当的NA粘度，表面拧紧和蒸发特性，以确保墨水滴剂可以从小型头部喷嘴中可靠。事实证明，这是一个巨大的挑战。 Wang Minqiang说，具有成熟配方的商业墨水（例如碳墨水）太单一了，无法直接申请，因此团队需要为这种新的纳米颗粒“适应”新的墨水系统。它需要更多的实验探索和优化。简单的溶剂系统通常无法满足要求，纳米颗粒容易累积G，影响墨水打印的稳定性和质量。因此，研究团队使用了物理和化学特性，例如不同溶剂的偶极矩来预测它们在纳米颗粒上相互作用的能力并防止其整合 - 测试了各种溶液，并测试了各种溶液，包括单一的水溶液，对乙醇和其他有机溶剂溶液的溶液和其他有机溶剂系统的溶液，并仔细地评估了它们在视觉范围中的优化概念，以确定的范围，它们在视觉上的表现，以及它们的优化范围，它们的既定概念，又有既定的效果，等等。 N-甲基吡咯烷酮（比率2：2：1）。这种混合溶剂可以有效地传播MIP/NIHCF纳米颗粒，增强一般的极性并减少颗粒之间的自我相互作用，从而获得具有良好稳定性的墨水，并且适合高分辨率打印。照片|使用优化的Core-She识别基于电化学生物传感器（来源：自然材料）的完全喷墨印刷的MIP/NIHCF纳米颗粒LL纳米颗粒墨水，研究团队通过喷墨打印技术成功地生产了弹性的多功能MIP/NIHCF纳米颗粒传感器阵列，适用于佩戴和植入式应用。在识别靶标的识别之前和之后，识别印刷的碳底物和印刷的MIP/NIHCF纳米颗粒电极表明，在纳米颗粒印刷后降低了阻抗，并在靶分子结合后增加了阻抗，从而确保了MIP/NIHCF NIHCF NANANOPARTICTICE BIOSSONSORSORSORSORSORSORSERS的成功制备。印刷的MIP/NIHCF纳米颗粒生物传感器的重复水平很高，这主要是由于传感器制造过程的简单性和准确性。此过程涉及纳米型电影的阶跃喷墨打印，具有目标信号识别和转导的双重功能。对1,078印刷MIP/NIHCF纳米颗粒抗坏血酸传感器的电化学识别表明，降低HE的峰DPV伏安法中的IGTER分布是一致的，并且总是狭窄，目前平均峰为人工汗液611.9±67.9 mm -1-打印机和稳定的传感器性能。 。在室温下。 2。印刷的MIP/NIHCF纳米颗粒传感器可以通过施加最佳的电化学潜力来消除绑定的靶分子，从而实现现场再生，从而在生物学流体中对生物标志物的长期，稳定，选择性，选择性评估。 3。在高温等极端环境中，印刷传感器表现出良好的性能，包括基于MIP/NIHCF的SA葡萄糖传感器，即使在90ºC的高温下也保持76％的分析性能，而酶传感器在同一条件下的信号损失84％。从Covid-19监测到治疗药物监测的研究人员在实际应用中显示了该传感器的潜力。对于Covid-19的患者，他们开发了可穿戴贴片，其中包括三个传感器来监测抗坏血酸，creatinINE和色氨酸水平。这些生物标志物与长期Covid-19症状密切相关：抗坏血酸会影响免疫功能，肌酐反映了肾功能，色氨酸与认知和情感问题有关。人类试验证实，这些新冠状动脉新pan骨患者的这些指标与健康人有明显的差异。照片|基于可能的长期共证中的印刷MIP/NIHCF纳米颗粒对生物传感器的分析（起源：环境材料），用于癌症患者，研究团队已证明了环磷酰胺传感器和束药物的准确性。与金标准液相色谱质谱法相比，两种药物的测得系数分别达到0.92和0.98，显示了传感器的高可靠性。此外，他们开发了一个可植入的传感器阵列，该阵列可以同时监测许多免疫抑制剂，显示出选择性识别在不同时间施用的药物的离子能力。 Wang Minqiang说，这项技术可以在更多情况下应用，包括监测各种疾病，例如监测心脏病和肾脏疾病监测。特别值得一提的是，研究人员计划开发一个不仅监测生物标志物的闭环系统，而且还基于监测结果提供治疗方法。 “我们不仅要监视，而且需要进行封闭的循环处理。” Wang Minqiang解释说。以当前市场上的糖尿病斑块为例，这些斑块不仅可以通过微针药物监测，而且还可以通过皮肤注射体内胰岛素，以为糖尿病患者提供援助。研究小组预计将采用类似的闭环处理概念来管理很多套件。在工业化方面，尽管需要更多的实验验证实验，但Wang Minqiang表示，类似的TECHNOLOGIES已在全球范围内开发商业开发，例如在美国开发的设备的女性激素监测，已成立了一家公司并获得了融资。此外，许多家庭医院对在个性化心脏病治疗等领域的应用中表示了这种技术的兴趣。王·米奇安格（Wang Minqiang）表示，将来，他将继续专注于生物医学工程，并通过跨学科合作扩大应用程序领域。他的研究团队招募了来自各种背景的学生，并探索了动物监测技术的应用，例如跟踪二元型野生型领域。参考材料：1.Wang，M.，Ye，C.，Yang，Y。等。打印分子选择性核心壳纳米颗粒可以磨损并植入感应。自然材料（2025）。 https://doi.org/10.1038/s41563-024-02096-4操作/类型：He Chenlong
