普鲁士蓝-镍六氰合铁酸盐复合材料的超稳定生物传感器换能器及其在连续监测中的应用

为解决普鲁士蓝(PB)在H2O2检测中因OHˉ溶解导致的稳定性问题，研究人员开发了PB与镍六氰合铁酸盐(NiHCF)的复合材料。该材料通过SEM表征证实结构稳定性，使电极寿命较纯PB延长100倍，在连续3天5 mM葡萄糖监测中表现卓越，为低分子量代谢物监测提供了高灵敏度、超稳定的换能器解决方案。

　　

在医疗诊断领域，连续监测技术正掀起一场革命，尤其是对于糖尿病等慢性病管理。当前，虽然植入式葡萄糖生物传感器已实现商业化，但其核心换能材料普鲁士蓝(PB)——这种被誉为"人工过氧化物酶"的蓝色晶体，却面临着一个致命弱点：在催化过氧化氢(H₂O₂)还原反应时，产生的羟基离子(OHˉ)会像蛀虫般逐渐溶解其晶格结构。更棘手的是，传统层状稳定技术虽能部分缓解问题，却以牺牲PB的高催化活性为代价。这种"活性-稳定性"的权衡困境，就像给法拉利装上自行车轮胎，严重制约着生物传感器的长期可靠性。

针对这一挑战，俄罗斯科学基金会资助的研究团队独辟蹊径，从PB的"孪生兄弟"镍六氰合铁酸盐(NiHCF)中找到了突破口。这种与PB同构却更稳定的化合物，被巧妙地整合进新型PB-NiHCF复合材料中。相关成果发表在《Biosensors and Bioelectronics》上，展示了一种既能"扬PB催化之长"又可"避PB溶解之短"的完美解决方案。

研究团队采用界面沉积法在电极表面构建PB薄膜，通过优化FeCl₃与[Fe(CN)₆]^3-的配比，并引入H₂O₂作为结晶诱导剂。酶固定环节则采用(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷(APTES)与全氟磺酸离聚物的双重修饰策略，确保葡萄糖氧化酶(GOx)的稳定负载。电化学测试在标准三电极体系中完成，所有实验均使用Milli-Q超纯水配制溶液。

INTRODUCTION
现有植入式传感器虽能检测皮下葡萄糖，但其PB换能器的寿命受限于OHˉ侵蚀。非侵入诊断虽具吸引力，却缺乏可靠的连续监测技术。本研究通过材料创新，旨在突破这一瓶颈。

RESULTS AND DISCUSSION
SEM成像证实PB-NiHCF复合材料成功合成。该材料展现出惊人稳定性：较纯PB电极寿命延长100倍，比传统层状稳定电极提升10倍。令人惊讶的是，其催化活性仍接近纯PB水平，30 nmol cm^-2的NiHCF厚膜作为稳定剂时，复合膜稳定性甚至超过稳定剂本身。连续3天监测5 mM葡萄糖的实验证实，生物信号零衰减。

CONCLUSION
研究开创性地将PB与NiHCF的优势融合，解决了电化学生物传感器领域长达数十年的稳定性难题。这种"鱼与熊掌兼得"的材料设计策略，不仅为糖尿病管理提供了更可靠的监测工具，其普适性原理还可拓展至乳酸等其它代谢物的检测，为个性化医疗装备了精准的"分子雷达"。

Declaration of Competing Interest
Arkady A. Karyakin声明获得俄罗斯科学基金会资助(24-13-00049)，其他作者无利益冲突。这项源于基础材料创新的研究，正在重新定义生物传感器的性能边界。