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材料学院尹斓课题组合作在柔性瞬态一氧化氮生物传感器方面取得重要进展

        2020年6月28日电 6月25日,澳门新葡萄赌场娱乐尹斓研究组在《自然.通讯》(Nature Communications)在线发表了题为“用于无线实时一氧化氮监测的柔性瞬态电化学传感器”(A flexible and physically transient electrochemical sensor for real-time wireless nitric oxide monitoring)的研究论文。研究组通过设计制备新型柔性可降解、可无线控制和传输的电化学一氧化氮传感器,实现了从细胞、组织到生物活体的一氧化氮定量检测。该研究成果为临床上用于与一氧化氮相关疾病的健康评估、治疗优化和术后监测提供了新思路。

        生理环境中一氧化氮(NO)浓度检测对于神经传递异常、身体炎症反应、心血管收缩/扩张等疾病的诊断和治疗至关重要。传统的一氧化氮检测方法依赖于间接比色测量或硬质不可降解的化学传感器,比色法测量不能提供实时持续监测结果,而硬质的化学传感器则与人体组织兼容性差且需要二次手术摘取植入物。

        本文提出了瞬态一氧化氮传感器的概念,设计及制备出可生物降解的柔性电化学传感器,成功实现对一氧化氮的检测。通过制备紧密结合的柔性可降解基底层、高稳定超薄纳米电极层和一氧化氮选择透过层,制备出响应迅速、探测灵敏、抗干扰能力强的柔性NO传感器件,同时传感器具有可降解特性,可被生物体安全代谢。


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柔性瞬态一氧化氮传感器结构示意图


        体外实验中,传感器可以实现从细胞到各种不同生物组织的一氧化氮释放行为探测。在植入体内后,通过无线传输系统可以远程监测到骨关节腔在炎症反应下的一氧化氮持续释放。这种柔性瞬态电化学传感器不仅解决了传统方法无法实现一氧化氮的连续实时测量的问题,还具有可生物降解、无需二次手术取出的显著优势。该研究为明确内源性一氧化氮的生理功能及其相关作用机制提供了新研究方法,也为柔性可降解生物传感器的设计和制备提供了新的思路。


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柔性瞬态传感器对软骨细胞及活体动物体内一氧化氮释放的实时监测


        澳门新葡萄赌场娱乐副教授尹斓为本文通讯作者,材料学院博士后李嵘峰、北京创伤骨科研究所副研究员綦惠、清华大学电子系博士生马源以及材料学院博士生邓雨平为共同第一作者。合作者包括清华大学电子系副教授张沕琳、盛兴,北京市创伤骨科研究所副主任技师景金珠、主管技师杰永生,天津医科大学研究员张栩、副研究员何金龙等。本工作获得了国家自然科学基金、中国博士后基金、北京市自然科学基金以及清华大学自主科研基金的支持。

        论文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-020-17008-8

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